基于交互的MCU验证技术实现及SPI模块验证

摘要

近年来，随着信息技术的发展，集成电路行业得到了广泛的重视。2014年我国还发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，再一次强调了发展集成电路的国家级战略。在新时代的信息技术发展中，尤其是在关于智能传感、自动化控制和物联网（IoT）等相关信息产业增长点上，各种配套的传感器、无线传输器件及高集成度微控制器的出货量都在以规模化的速度在增长。作为各种智能感知系统的节点和核心，微控制器长久不衰，并得到不断的更新迭代，功能越来越强大，体积越来越小，功耗甚至可以用一块纽扣电子待机十年以上。新技术的注入和高度集成化的功能叠加，使得MCU（微控制单元）的市场的产业总值不断扩大，据相关统计，整个MCU市场2014年将超过34亿美元。可以预见，小小的MCU差异化竞争将更加白热化，谁能更快地适应市场推出高性价比的产品，将会获得更广阔的发展空间。这需要集成电路设计各个流程和时间赛跑，而作为SoC芯片中用时最多的验证流程来说，显得需要更多的创新和技术去完成验证过程。
　　本文以新款低功耗ARM Cortex M0+微控制器芯片设计项目为依托，在原有验证方法和技术的基础上实现改进，在 SoC（片上系统）验证平台设计中运用较为新颖的CAPI交互技术，降低了MCU系统级验证的验证工作周期，加速产品的流片上市。基于CAPI交互验证是通过验证平台AHB（高级高性能总线）总线协议解码模块（AHB protocol decoder）对芯片AHB总线的检测来读取规定好的总线时序，并解析读写的内容确定预先设定的操作行为，映射验证平台中相关的操作和配置。验证平台上添加总线解码模块后，实现了与DUT物理上的交互通道。在芯片的总线上的每次时序变化都是根据总线协议的标准变化的，这些变化是外部设备和处理核心发出指令转化而成的，验证平台对总线的检测从而读懂行为也是根据应用的总线协议为基础实现的，
　　在物理通道基础上，通过软件编写 CAPI交互函数接口,利用函数编写测试案例，完成了验证平台和DUT（待测设计）两者的统一配置，减少出错的几率。实现测试案例完全基于 C语言的编写，而且测试案例可以在不同的功能点中实现系统级切换，在一个 C程序中完成多次验证变化，提升了系统级验证的覆盖点和稳定性，更接近芯片实际应用。通过设计CAPI的应用接口函数也能增加测试案例的可读性，利于程序的编写和维护，实现数据对比，生成验证日志报告，达到缩短验证工作周期的目的。最后本文阐述了CAPI交互技术在MCU芯片中SPI模块中的验证应用，包括基本寄存器测试，发送测试，最大传输速度测试，中断系统配合测试，DMA配合测试，系统停止唤醒及系统等待唤醒等SPI相关的SoC系统级验证，展示了此验证方法的良好效果。
　　通过项目的实践证实，本文介绍的验证方法在 SoC系统级验证时，提高了工作效率，显示了很好的实用性和复用性，值得借鉴和推广。限于篇幅，本系统级验证中需要改进的点还有很多，将在以后的工作中进一步的完善。

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第一章 绪论

1.1 MCU芯片验证方法研究的的背景及意义

1.2 国内外关于SoC验证方法的发展

1.3 论文的主要内容及成果

第二章 当前SoC验证技术和验证流程介绍

2.1 SoC验证技术

2.2 SoC验证层次

2.3 SoC验证流程

2.3 本章小结

第三章 ARM Cortex M0+核心和AMBA总线功能分析

3.1 ARM Cortex M0+核心

3.2 AMBA总线接口

3.3 本章小结

第四章 低功耗MCU设计中的验证平台设计

4.1 MCU芯片系统级验证结构及特点

4.2 AHB总线协议解码模块设计

4.3 CAPI交互验证技术

4.4 SoC验证运用CAPI实现控制设计及原理分析

4.5 SoC验证运用CAPI实现交互通信设计及原理分析

4.6 本章小结

第五章 SPI通信模块的功能验证

5.1 SPI模块介绍及工作原理

5.2 MCU验证平台中SPI验证模块与CAPI的结合设计

5.3 MCU中SPI验证测试案例的设计及结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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