基于SVA的视频信号处理芯片功能验证

摘要

随着集成电路技术的迅猛发展，片上系统芯片SoC(System on a Chip)设计能力的快速发展与成熟，芯片规模不断扩大，功能日趋复杂，SoC的功能验证(function verification)问题成为芯片设计中的巨大挑战。在现代IC设计中，功能验证占用了约50％～70％的设计周期，随着设计规模的增长，这个比例还将增大。功能验证已成为当今IC设计流程中的最大瓶颈(bottleneck)。功能验证的主流方法是基于仿真的动态验证。然而，传统的基于仿真的验证方法存在着明显的不足：验证过程的可观察性和可控性差，调试困难，验证环境的可重用性很差，自动化水平低。 针对上述问题，本文论述了基于System Verilog断言(System Verilog Assertion，SVA)的功能验证方法，并根据SVA的特点，设计了一种层级化的验证平台(Testbench)，阐述了基于SVA的功能验证的验证流程，根据视频信号处理芯片(Video Signal Process Chip，VSPC)的设计规范和实现规范，采用自底向上(down-top)的方法，制定了一种层级化的验证计划，完成了VSPC的功能验证(限于篇幅，本文只介绍了数据存取系统和中央控制系统的验证)。对每一个层级，根据设计规范和实现规范，开发相应的SVA检验器，选择验证案例(case)，采用受控激励(Directed-Stimulus)和约束随机激励(Constraint-Random-Stimulus)相结合的激励产生方式，结合覆盖率驱动验证(Coverage Driven Verification，CDV)思想，利用仿真过程中SVA收集的功能覆盖(Function Coverage)统计信息指导激励的产生。 实践证明，基于SVA的验证可以将验证环境的三要素——激励产生、检查机制和覆盖率统计有机地结合在一起，使得各个要素的优势发挥到最大，优化了验证环境，改善了验证过程的可观察性和可控制性，简化了调试过程，提高了验证环境的可重用性和验证过程的自动化水平，改善了功能验证的质量和效率，从而可以有效地缩减设计的研发周期，增加设计成功的信心，保证设计的成功流片。 本课题来源于天津市科技发展计划项目“视频信号处理芯片的研发”。目前该项目已通过天津市科委的验收。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文的研究背景

1.2验证方法学概述

1.3论文内容及结构

第二章基于SVAl的功能验证方法

2.1 SVA及其特点

2.1.1断言的概念

2.1.2 SVA断言

2.1.3 SVA块的建立

2.1.4 SVA与功能覆盖

2.1.5 SVA与设计的连接

2.2 SVA与其它断言的比较

2.3验证环境的构成

2.3.1激励产生

2.3.2自检机制

2.3.3覆盖率衡量

2.4 SVA对验证环境的影响

2.4.1断言前的验证环境

2.4.2 SVA后的验证环境

2.5基于SVA的验证平台设计

2.6基于SVA的验证流程

2.6.1传统验证流程的缺陷

2.6.2基于SVA的验证流程

第三章基于SVA的视频信号处理芯片验证策略

3.1视频信号处理芯片的验证目标

3.1.1 VSPC的总体验证目标

3.1.2视频处理部分的验证目标

3.1.3 VSPC控制模块的验证目标

3.1.4 VSPC总线仲裁系统的验证目标

3.2 VSPC的验证策略

第四章 基于SVA的视频信号处理芯片功能验证

4.1基于SVA的数据读写模块验证

4.1.1 SDRAM控制器的验证

4.1.2 MMU的命令层SVA检验

4.1.3数据读写模块的功能级验证

4.2基于SVA的中央控制模块验证

4.2.1基于SVA的视频模式识别模块验证

4.2.2基于SVA的中央控制模块功能级验证

第五章验证结果及分析

5.1数据读写模块的验证结果

5.1.1 SDRAM控制器的验证结果

5.1.2 MMU的验证结果

5.1.3数据存取模块的功能级验证结果

5.2中央控制模块的验证结果

5.2.1模式识别模块的验证结果

5.2.2中央控制模块的功能级验证结果

5.3基于SVA的功能验证分析

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢