通用SOC虚拟原型验证平台研究与设计

摘要

本设计基于某款SOC芯片的研发和验证项目，针对SOC验证中的IP/模块级验证、系统级验证和验证平台的通用性等核心问题进行了研究。本文详细介绍了SOC芯片的系统架构和协同验证技术，给出了完整的IP/模块级验证平台和虚拟原型验证平台的解决方案。
　　 首先，作者通过定义、原理和流程三个方面对SOC虚拟原型验证技术进行了分析，讨论了在实施虚拟原型验证中面临的关键问题。在此基础上，给出了虚拟原型验证平台的实施方案。其次，研究了ARM体系架构中协同验证相关的硬件结构，分析了这些硬件结构在协同验证过程中的应用。对在设计中使用到的片上总线规范和片上资源进行介绍，完成芯片的系统级架构设计并给出了总线地址分配方案。针对SOC虚拟原型验证中的IP验证问题，采用UVM验证方法学，通过UART验证实例给出了完整的通用的IP模块级验证方案及结果分析。最后，对于SOC系统级验证问题，根据实施方案完成了虚拟原型验证平台的设计实现，包括验证组件设计，软件编译环境构建，并在使用Makefile管理自动化管理整个验证流程，缩短了验证的时间和工作，完成了基本的验证实现。
　　 本论文的主要创新点包括：
　　 使用通用验证方法学(UVM)完成了UART接口以及APB总线验证组件(DUV)的设计，并给出了UART验证环境的实现方案。该实现方案具有很强的通用性，在本设计中实现的两种接口验证组件都是可重用的。对于基于APB总线的IP，在本设计中的APB接口验证组件可以不用修改的应用于其验证环境的设计与搭建中。
　　 在IP/模块级验证过程中采用基于覆盖率的验证策略(Coverage-Driven Verification)，同时支持随机的和定向的测试，可以通过改变测试平台的参数或者改变随机种子进行彻底的验证，验证计划具有可扩展性及复用性。
　　 在SOC虚拟原型验证仿真过程中采用GNU Tools提供的工程管理工具Make工具软件对软件编译、硬件仿真及整个验证流程进行自动化管理，能够很大程度上节省验证工作中人为的工作时间，提高验证效率，同时由于Make工具是开源工具，使得该验证方法具有很强的通用性和实用性。