摘要：数模混合信号仿真已经成为soc芯片验证的重要环节。文章以一款固网短信电话专用soc芯片为例，介绍一种使用synopsys公司的nanosim-vcs协同仿真环境进行仿真的验证方法。并给出了验斑点结果。

关键词：soc 数模混合 协同仿真 固网短信电话 fsk

随着微电子工艺制造技术和电子设计自动化技术的飞速发展，集成电路已经进入系统芯片即soc（system on chip）时代。soc芯片设计将数字电路、模拟电路、微处理器等集成在单一的硅芯片上，构成一个系统，实现复杂的功能。如何评估和验证数模混合soc芯片，成为当今芯片设计者一个新的挑战。

1 固网短信电话专用soc芯片介绍

固网短信是中国电信开通的一项通过固定电话网收发短信息的业务，由中国电信、上海贝尔、步步高、中兴通讯等公司联合进行固网信服务平台的建设。目前已在许多地区开通了这项业务。

固网短信电话专用soc芯片是固网信息电话终端专用的微处理器芯片（以下简称为sms芯片）。其内嵌了一个8位的微控制器（mcu，microcontroller unit），并且集成了电话主叫识别信息传送模块（cid，calling identity delivery）和双音多频编码模块（dtmf，dual tone multi frequency），使固网电话支持在固网短信服务平台上接收和发送短消息。

sms芯片的结构框图如图1所示。

sms芯片的主要功能是：

①cid模块识别并解调电话线上的fsk调制信号；a/d接口模块将解调后的模拟信号转换为数字信号传递给mcu，mcu对该数字信号进行一定的处理后在lcd上显示信息。

②mcu将键盘输入的信息转换为数字信号，经a/d接口模块传递给dtmf模块，实现拨号功能。

sms芯片的设计主要分为两部分，数字部分和模拟部分并行实现。数字部分采用基于标准单元的asic设计流程，其中ram为ip模块；模拟部分采用全定制设计流程，最后将两部分整合到一块芯片上，构成soc芯片。芯片的功能和时序验证是设计过程中的重要环节。为了实现芯片产业化，缩短设计周期，必须对数字部分、模拟部分和数模信号接口部分进行严格的功能和时序验证。

2 sms芯片验证方案

sms芯片数模混合设计的特点使其无法简单地使用一种仿真器进行验证，但考虑到其数模接口信号是数字的（如图1），我们可以选择以下几种验证方案。

（1）传统的验证方法

数字部分采用级仿真，通过反复调试，尽可能发现问题；模拟部分采用晶体管级仿真，以验证其正确性，如果模拟部分规模较大可以自底向上进行验证。这种验证方法无法对整个系统进行同步仿真，因此需要分别对数字部分和模拟部分的接口引脚时序进行严格的定义和验证。

（2）仅使用数字仿真器的验证方法

首先对芯片的模拟部分进行晶体管级仿真，然后根据仿真结构对模拟部分输出的数字信号时序进行verilog行为级建模，再将该模型和数字部分一起用数字仿真器验证。这种方法仿真速度比较快，但模拟部分每进行一次修改，设计者就得重新对其进行仿真和建模；而这样的修改对于模拟部分又是比较频繁的，因此这种验证方法需要花费大量人力进行建模。

（3）仅使用模拟仿真器的验证方法

整个系统不论数字部分还是模拟部分都采用晶体管级仿真，这种验证方法不需要设计者进行任何建模，相对比较简单；但其用于仿真的时间比较长，特别是当芯片规模达到一定程度时，仿真需要花费的时间往往是设计者所不能接受的。

（4）数字仿真器与模拟仿真器协同仿真的验证方法

为了充分利用数字仿真器和模拟仿真器各自的优点，解决混合信号同步仿真问题，许多eda供应商提供一种协同仿真