手机基带处理器系统控制单元的设计与验证

摘要

随着SOC复杂度和集成度的不断增加，IP复用技术已经成为IC设计领域的主流。完善的复位管理机制是芯片正常工作的保证，而高效的复位机制由系统控制单元（System Control Unit，SCU）来保障，因此设计一个优质的SCU对芯片而言至关重要。
　　目前 SOC验证已经成为阻碍 IC发展的主要因素，还没有一种单一的验证技术能对一个IC设计进行彻底的验证。为了保证验证质量，高效率地开展验证工作，通常采用多种验证方法相结合的手段来完成整个系统的验证工作，本文将采用动态仿真和基于断言的形式验证这两种方法对SCU进行RTL级功能验证。
　　本文设计的SCU包括：复位模块、E-fuse模块、启动模块、看门狗模块和中断模块。复位模块管理180+个复位信号的产生逻辑；E-fuse模块为芯片定制永久参数；启动模块完成系统的初始化配置；看门狗模块监控SOC的运作，防止其因为错误的程序而跑飞；中断模块通过管理部分中断信号的检测和处理逻辑，协助CPU处理中断。通过各模块的协同作用，SCU实现了整个芯片的复位管理。
　　完成SCU功能特性设计后，通过划分验证类型，制定验证规范对SCU各个模块进行了功能验证。在模块级验证中结合动态仿真和基于断言的形式验证这两种方法对各模块进行交叉验证。在动态仿真中，建立测试平台，分析测试平台的架构和工作机制，编写测试实例进行验证；利用形式验证不依赖测试平台、对组合逻辑验证效率高、穷举等优势对复位状态机（RST_FSM）、启动模块和看门狗计数器的读/写进行了完备的功能验证，其中通过108个断言即可将RST_FSM验证完整，还可以自动收集100％的功能覆盖率，利用Jasper工具批量处理的特点只需1分钟就可以保证RST_FSM的正确。RST_FSM功能特性的完备性高效地保障了整个系统运行环境的正确，有助于提高整个系统的验证效率、缩短验证时间。在系统级验证中，通过动态仿真技术对E-fuse模块和中断模块进行了充分的功能验证，保证其在整个芯片上的功能特性也可以正常实现。
　　功能覆盖率分析结果（99.7%的语句覆盖率和99.6%的分支覆盖率）表明本文的SCU设计正确，验证完备。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

插图索引

表格索引

缩略语对照表

目录

第一章 绪论

1.1 SOC的研究背景和意义

1.2 SOC功能验证的发展现状及前景

1.3 章节介绍

第二章 系统控制单元的设计

2.1 系统控制单元的设计思想

2.2 复位模块

2.3 E-fuse模块

2.4 启动模块

2.5 看门狗模块

2.6 中断模块

2.7 本章小结

第三章 系统控制单元的验证

3.1 功能验证的原理

3.2 系统控制单元的验证类型

3.3 系统控制单元的验证规范和目标

3.4 基于动态仿真的功能验证

3.5 基于断言的形式验证

3.6 本章小结

第四章 系统控制单元的验证结果

4.1 复位模块的验证结果

4.2 E-fuse模块的验证结果

4.3 启动模块的验证结果

4.4 看门狗模块的验证结果

4.5 中断模块的验证结果

4.6 覆盖率结果及分析

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介