八通道多協(xié)議串行通信控制器的功能驗證

在對某個設(shè)備的寄存器進(jìn)行讀操作時，譬如，向地址為ADDR的狀態(tài)寄存器寫入DATA數(shù)據(jù)，在testcase里調(diào)用該任務(wù)可以寫成：

2．2 功能覆蓋率
功能驗證的另一個關(guān)鍵問題是驗證工作到什么程度，如何保證驗證的充分性。對于通信控制器芯片，更關(guān)心的是功能覆蓋率。功能覆蓋率是衡量設(shè)計的原始要求實現(xiàn)程度的指標(biāo)。
通信控制器功能實現(xiàn)主要體現(xiàn)在寄存器的配置組合上。前面提到，所采取的驗證策略是在單通道下分別在Intel總線和：Motorola總線接口按照數(shù)據(jù)傳送協(xié)議為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將驗證分為異步、同步和HDLC三大類，然后再按照數(shù)據(jù)傳送類型，在中斷方式和DMA方式下驗證各個功能。最后再測試全通道的數(shù)據(jù)收發(fā)。通信控制器的每一個功能均有相應(yīng)的testcase，配置寄存器的每一位都保證有翻轉(zhuǎn)。按照驗證計劃，驗證該通信控制器開發(fā)的testcase共計225個，通信控制器的全部功能均被覆蓋。
圖3~6示例了幾個testcase的仿真波形圖。圖3的testcase用來驗證通信控制器Intel總線接口異步協(xié)議DMA傳送模式下的數(shù)據(jù)傳送，DWT(DMArequest transmit)是DMA傳送請求信號，wrl和wr2是內(nèi)部信號，當(dāng)FIFO從數(shù)據(jù)總線上每成功讀取8bit數(shù)據(jù)時，wrl或者wr2信號跳變一次，結(jié)果顯示該testcase驗證通過。圖4是Motorola總線接口異步協(xié)議中斷傳送模式下數(shù)據(jù)傳送的一個testcase，圖5是Intel總線接口HDLC協(xié)議中斷傳送模式下數(shù)據(jù)傳送的一個testease。與圖3的分析相類似，波形顯示這兩個testcase驗證通過。圖6是驗證28個全局并口發(fā)送數(shù)據(jù)的testease，波形顯示四個并口先后發(fā)送數(shù)據(jù)55、66、77和F，該testease驗證通過。

2．3 錯誤狀態(tài)的驗證
對錯誤狀態(tài)的驗證是一個很重要的環(huán)節(jié)。在testease中，加入錯誤狀態(tài)激勵，觀察輸出結(jié)果是否符合預(yù)期。一些錯誤狀態(tài)比較容易實現(xiàn)，如某個配置項賦定義以外的值，只需在配置文件相應(yīng)行上填入錯誤狀態(tài)配置值即可。再如很短的時間內(nèi)發(fā)生了同一通道的兩次配置(即配置覆蓋)，這只需在配置文件中的同一配置時刻參數(shù)段加入相同通道的又一次配置即可。另外一些錯誤狀態(tài)可以根據(jù)通信協(xié)議自行設(shè)定，如發(fā)送端和接收端配置的數(shù)據(jù)幀頭同步字符不一致，接收時鐘和發(fā)送時鐘不同步等。
圖7是一個錯誤狀態(tài)驗證的testcase波形圖。該testease是驗證通信控制器在Intel總線接口，同步協(xié)議的中斷方式傳送模式下數(shù)據(jù)傳送。發(fā)送端的同步幀設(shè)置為80，接收端的同步幀設(shè)置為8l。按照同步協(xié)議，同步幀不一樣，接收端的數(shù)據(jù)不能寫入FIFO。如所預(yù)期，wrl和wr2未發(fā)生跳變，表明發(fā)送數(shù)據(jù)沒有被接收。

2．4 后仿真與樣片測試
在實際電路中，信號的跳變不是瞬間完成的，而是具有一定的時延。功能驗證主要是驗證電路的邏輯功能，信號的跳變是瞬間完成的，因此只能在功能上證明設(shè)計的正確性，而無法證明在實際電路中邏輯功能依然正確。后仿真是對版圖提取了寄生參數(shù)以后考慮了互聯(lián)延遲進(jìn)行的仿真。驗證在引入實際時延之后系統(tǒng)功能是否正確。
構(gòu)建后仿真環(huán)境的思想與構(gòu)建前仿真的思想基本相同。在功能驗證過程使用結(jié)構(gòu)化和逐層抽象的方法來設(shè)計驗證環(huán)境，因此在后仿真的過程中可以復(fù)用前仿真的環(huán)境，測試用例也可以直接復(fù)用到后仿真的過程中。圖8是后仿真的一個波形。

采用上面介紹的驗證方案，作者成功地對八通道多協(xié)議串行通信控制器芯片進(jìn)行了功能驗證，該芯片已成功流片并進(jìn)行了樣片測試。將功能驗證時各testcase芯片每個管腳的輸入以及相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)化為測試碼輸入測試機(jī)，驗證對于相同的輸入，芯片的實際輸出與功能驗證時的輸出是否相符。測試碼按照測試機(jī)的要求有一定的格式給出了一行測試碼。芯片目前也通過了樣片測試并已經(jīng)實際應(yīng)用。

3 結(jié)語
大規(guī)模集成電路的驗證是一項非常復(fù)雜的任務(wù)，使用總線功能模型構(gòu)建可復(fù)用的驗證平臺能夠提高集成電路的驗證效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。本文采用總線功能模型實現(xiàn)了一款八通道多協(xié)議串行通信控制器芯片的功能驗證，相信這種方法對相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計驗證具有一定的參考價值。