随着IC设计工艺技术的迅速发展，SoC设计已成为IC设计领域发展的主流趋势。传统SoC设计只有在真实的硬件存在条件下才能进行软件开发和软硬件验证，然而SoC产品更新不断加速，要求软硬件工程师更加密切的协同工作，减少系统设计和功能验证时间，缩短开发周期。传统的寄存器传输级设计方法和工具已无法满足当前的设计要求，而在更高抽象层次上的ESL设计方法学越来越受设计者们的欢迎。基于SystemC的ESL设计能在不同层次上实现建模，提供更快的仿真速度以提高设计效率，缩短产品上市时间，并能提供一定的仿真精度，保证产品性能。基于ESL的SoC平台为设计者进行软硬件协同设计与验证提供了建模仿真环境，可实现较早的开始软件开发和硬件系统结构验证。本文基于嵌入式微处理器C*CORE以及MLB总线协议，利用Soclib仿真环境，在研究分析了ESL设计方法及建模工具的特点的基础上，设计实现了一个SoC系统级仿真平台，主要包括总线仲裁逻辑MLBCT模块、直接内存存取DMA模块和天文图像专用协处理器TC模块。MLBCT模块实现了多个主设备占用总线的控制；DMA模块完成了设备间大量数据的处理，并提高了C*CORE工作效率；协处理器TC模块实现了天文图像空间变换核降晰过程中的数据密集型运算等。最后，通过多个测试实例程序对所设计的平台进行了功能验证和性能测试。实验表明基于ESL设计的SoC系统级建模平台能提供较快的仿真速度，并做到周期精确和位精确，保证产品性能；同时该平台中所有模型都具有VCI标准接口，增加了设计模块的灵活性和可移植性。