集成电路开发之寄存器工具介绍

引言

寄存器模块在集成电路SOC和IP开发中是常见的模块，主要是让用户软件可以操作硬件，是软件和硬件的桥梁，也是固件开发者和终端软件开发者最关注的部分；

寄存器模块的一端跟芯片内部总线相连，如AXI/AHB/APB等，另一端则直接跟模块的核心相连，通过这个桥梁，用户软件可以配置、操作硬件，也可以读取硬件状态；

围绕寄存器模块，工程师有许多工作需要做，比如硬件源代码，验证UVM代码，验证C代码，C头文件，Trace32寄存器描述文件，开发文档，用户手册等等；这些工作重复且有规律，非常适合用自动化工具来生成；

寄存器工具

开发一个通用的寄存器工具，需要满足以下几个方面的需求，才能适应更广的使用场景：

数据文件格式的多样性，如Excel、XML、ipxact、批处理命令文件，其它文本等

数据文件之间可以相互转换

数据输入的多样性，如图形界面、数据文件、命令行等

支持更多数据类型的数据模型

丰富的输出文件类型，且支持用户扩展

对用户输入数据的有效性进行验证

支持丰富的数据操作，如合并、分拆、复制、移动、删除、重复、查找、过滤、批处理等

可灵活配置的硬件源代码生成，如接口类型，同步异步等

支持丰富的寄存器类型和位域类型，包括关联型的和独立型

RegFab

RegFab是笔者开发的通用寄存器工具，遵循以上全部原则，力求为工程师打造一个好用的工具，便捷，高效； 为了支持第三方IP，RegFab支持标准的ipxact文件，intel的XML文件，SVD文件；对于自研IP模块，支持固定的Excel模板，或者用户使用工具提供的命令写一个批处理文件，用命令创建寄存器及一些配置信息；另外工具还提供GUI界面创建、编辑寄存器内容，直观明了；各个文件格式之间可以相互转换，方便对外交流； RegFab内部数据模型除了寄存器、位域，还有常数、参数、寄存器组、接口、复位、访问、枚举、存储器、中断等模型，模型的属性基本上涵盖了全部寄存器相关的信息，力求可以处理所有跟寄存器有关的需求； 寄存器工具最重要的部分是输出特定格式的文件，目前RegFab支持下面几种文件类型：

Verilog寄存器模块源代码

HTML格式的开发文档，适合内部使用

验证用UVM代码

验证用C语言代码

C语言的头文件，定义一些宏、结构体、函数

软件开发工具Trace32用的寄存器描述文件

docx格式的寄存器用户手册

当然，除了这些工具自带的文件类型，用户可以扩展自己的文件类型，RegFab支持使用模板机制来做扩展，包括扩展不同排版风格的docx用户手册； Verilog源代码是寄存器工具最重要的输出文件，它包含以下内容：

可选择的接口类型：AXI、AHB、APB、MEM

支持寄存器和ROM/RAM的混合存在

可选择地生成输入/输出同步器

可选择的同步复位和异步复位，以及复位掩膜

可选择的丰富寄存器类型，及位域类型

除了以上的基本功能外，RegFab还开发了一些数据级的功能，以满足开发过程中所遇到的困难和需求，可以批量执行一些操作，比如以下一些例子：

检查用户输入数据的有效性，比如：地址重叠，信息缺失，类型冲突等

将一个地址范围内的寄存器移动到另外一个地址段

批量修改满足一定名字匹配规则的寄存器、位域，或者其它类型的属性

相同类型的寄存器以一定地址间隔重复一些次数，只有名字后缀上的差别，其它完全相同

将多个模块的寄存器文件合并起来产生输出文件

对于工具的使用形式，RegFab提供以下几种工作模式，最大程度满足各类工程师的工作习惯：

GUI界面模式

命令行模式

命令行交互模式

批处理文件模式

总结

在大规模集成电路产品开发中，庞大的硬件规模必然对应众多的寄存器模块，随之而来的就是巨大的工作量 ；所以出现自动化的寄存器工具是自然而然的想法，工具的开发难度不算高，带来的好处却是肉眼可见的；一款想工程师之所想，忧工程师之所忧，功能强大，配置灵活，使用方便的寄存器工具，也是工程师们喜闻乐见的心头好！

审核编辑：黄飞