СОПРЯЖЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БИС В САПР ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ
Аннотация
Виртуальное прототипирование выполняют в процессе разработки новых изделий с целью
проверки проекта перед созданием физического прототипа, используя компьютерные модели.
В САПР печатных узлов с этой целью используют SPICE симуляторы схем. Печатные узлы совре-
менных электронных устройств построены на одной или нескольких интегральных схем (ИС) вы-
сокой степени интеграции. Функционал больших интегральных схем (БИС) дополняют вспомога-
тельные ИС и дискретные компоненты. В большинстве случаев требуемая эффективность обес-
печивается при использовании БИС с процессорными ядрами. Поэтому симуляторы схем должны
обеспечивать сопряженное моделирование аппаратных и программных средств. Приемлемыми по
затратам вычислительных ресурсов являются модели БИС системного уровня. Основные дости-
жения в области моделирования на системном уровне, включая сопряженное моделирование, свя-
заны с разработкой самих БИС. В схемах печатных узлов они являются готовыми комплектую-
щими изделиями. Эту специфику необходимо учитывать при реализации инструментов верифика-
ции схем печатных узлов. Модели БИС системного уровня должны встраиваться в модель всей
схемы, быть экономичными и обеспечивать требуемую точность на границе внешних выводов.
Модели цифровых БИС должны достоверно отображать задержки между изменениями уровней
на выводах и диагностировать нарушения синхронизации. Модели БИС должны разрабатывать
пользователи САПР печатных узлов, учитывая специфику проекта. Целью исследования является
поиск решений для построения моделей БИС, включающих процессорные ядра, для прототипиро-
вания схем, используя OrCAD PCB Designer with PSpice. В статье рассматривается задача по-
строения C/C++ модели для микроконтроллера семейства dsPIC, выполняющего обработку сиг-
нала в реальном времени. Приведены пример построения модели, используя инструменты PSpice
Model Editor, и результаты моделирования.
Литература
sistemy avtomatizirovannogo proektirovaniya pechatnykh uzlov [GOST R 70607–2022 Electronics
automated design systems. Composition and structure of the computer-aided design of printed circuit
assemblies]. Moscow: Ros. in-t standartizatsii, 2023, 8 p.
2. GOST R 70884–2023. Sistemy avtomatizirovannogo proektirovaniya elektroniki. Informatsionnoe
obespechenie. Modeli SPICE. Obshchie polozheniya [GOST R 70884–2023 Electronics automated
design systems. Information support. SPICE models. General provisions]. Moscow: Ros. in-t
standartizatsii, 2023, 8 p.
3. PSpice user guide. Product version 17.2–2016. Cadence, 2016, 900 p. Available at: https:// resources.
pcb.cadence.com/i/1180526-pspice-user-guide/25 (accessed 20 May 2024).
4. Vas'kov A.S., Smirnov B.I. Ispol'zovanie paketa Proteus dlya proektirovaniya virtual'nykh modeley
mikroprotsessornykh ustroystv [Using the Proteus package for designing virtual models of microprocessor
devices], Izvestiya vuzov Rossii. Radioelektronika [News of Russian universities.
Radioelectronics], 2013, Issue 2, pp. 38-43.
5. GOST R 70806–2023. Sistemy avtomatizirovannogo proektirovaniya elektroniki. Informatsionnoe
obespechenie. Poryadok razrabotki modeley SPICE. Postanovka zadachi [GOST R 70806–2023 Electronics
automated design systems. Information support. Procedure for development of SPICE models.
Formulation of the problem]. Moscow: Ros. in-t standartizatsii, 2023, 11 p.
6. PSpice device modeling interface API reference. Product version 17.2–2016. Cadence, 2016, 93 p.
7. Virtual prototyping in PSpice: Application note, V1. FlowCAD, 2016, 72 p. Available at:
https://www.flowcad.de/AN/FlowCAD-AN_Device-Modeling-Interface.pdf (accessed 20 May 2024).
8. Teich J. Hardware/software codesign: the past, the present, and predicting the future, Proc. IEEE,
2012, Vol. 100, pp. 1411-1430. DOI: 10.1109/JPROC.2011.2182009.
9. Rowson J.A. Hardware/software co-simulation, Conf. on Design Automation, 1994, pp. 439-440. DOI:
10.1109/DAC.1994.204143.
10. Liu J., Lajolo M., Sangiovanni-Vincentelli A. Software timing analysis using HW/SW cosimulation
and instruction set simulator, Proc. Int. Workshop on hardware/software codesign, 1998, pp. 65-69.
DOI: 10.1145/278241.278299.
11. Formaggio L, Fummi F., Pravadell G. A timing-accurate HW/SW co-simulation of an ISS with
SystemC, Proc. IEEE/ACM/IFIP Int. Conf. on Hardware/Software Codesign and System Synthesis,
2004, pp. 152-157. DOI: 10.1145/1016720.1016759.
12. Zivojnovic V., Meyr H. Compiled HW/SW co-simulation, Proc. Design Automation Conf., 1996,
pp. 690-695. DOI: 10.1145/240518.240649.
13. Lajolo M., Lazarescu M., Sangiovanni-Vincentelli A. A compilation-based software estimation scheme
for hardware/software co-simulation, Int. Conf. on Hardware/Software Codesign, 1999, pp. 85-89.
DOI: 10.1145/301177.301493.
14. Bringmann O., Ecker W., Gerstlauer A., [et al.]. The next generation of virtual prototyping: Ultra-fast
yet accurate simulation of HW/SW systems, Design, Automation & Test in Europe Conf. & Exhibition,
2015, pp. 1698-1707. DOI: 10.7873/DATE.2015.1105.
15. Muttillo V., Pomante L., Santic M., Valente, G. SystemC-based co-simulation / analysis for systemlevel
hardware/software co-design, Computers and Electrical Engineering, 2023, Vol. 110, 108803.
DOI: 10.1016/j.compeleceng.2023.108803.
16. dsPIC33FJXXXGPX06/X08/X10 high-performance, 16-bit digital signal controllers: Data sheet
DS70286C. Microchip Technology Inc., 2009, 320 p. Available at: https://ww1.microchip.com/downloads/
en/DeviceDoc/70286C.pdf (accessed 20 May 2024).
17. dsPIC33F/PIC24H family reference manual. Section 22. Direct memory access (DMA) DS70182A.
Microchip Technology Inc., 2006, 60 p. Available at: http:// ww1.microchip.com/ downloads/
en/devicedoc/70183d.pdf (accessed 20 May 2024).
18. dsPIC33F/PIC24H family reference manual. Section 16. Analog-to-digital converter (ADC)
DS70183D. Microchip Technology Inc., 2006-2012, 88 p. Available at: https:// ww1.microchip.com/
downloads/en/DeviceDoc/70182A.pdf (accessed 20 May 2024).
19. dsPIC33F family reference manual. Section 13. Output compare DS70209A. Microchip Technology
Inc., 2007, 24 p. Available at: http://ww1.microchip.com/downloads/ en/DeviceDoc/70209A.pdf
(accessed 20 May 2024).
20. MPLAB starter kit for dsPIC® digital signal controllers: Users Guide DS51700A. Microchip Technology
Inc., 2008, 42 p. Available at: https://ww1.microchip.com /downloads/en/DeviceDoc/
51700B.pdf (accessed 20 May 2024).
