片上追踪信息处理单元的研究与验证

发布时间：2020-06-23 11:13

【摘要】：数字芯片的前期设计质量是由验证工作保证的。为追踪硅前验证遗漏的设计缺陷,硅后验证逐步成为芯片验证中的重要手段。由于流片之后芯片内部信号的可观测性受到限制,并且需要实时存储追踪调试信号的状态,因此对追踪调试信号进行过滤压缩处理成为增加调试窗口,扩大追踪缓存存储追踪数据的能力的重要方法。通过对比不同片上追踪调试系统,本文选取的追踪调试系统不但继承传统JTAG调试方法的优势,而且具有系统内核实时调试能力和多核信息源的高带宽追踪能力。其次通过对比SystemVerilog验证语言与SystemC、硬件描述语言,说明了SystemVerilog验证语言在验证工作方面的优势。通过分析验证方法学的发展历程,说明了UVM是顺应验证发展趋势的验证方法学。利用UVM丰富的库函数及机制,可以使验证人员摆脱繁琐的验证平台搭建工作,专注于验证功能点的提取分及各种验证场景的构建。本文重点研究了片上追踪信息的处理方式,通过分析硅后验证的重点及需求,研究并实现基于静态字典的追踪信息压缩算法,并且完成片上追踪信息处理单元的设计与验证。本文所研究的两种基于静态字典的压缩技术主要应用于追踪数据压缩处理,由于追踪信息与准则信息的差异很小,所以基于准则追踪数据生成静态字典的压缩方式可以提供比传统设计中选择的压缩算法特别是动态字典压缩算法更好的压缩性能,并且该压缩算法能够通过减小字典大小显著降低硬件开销。基于本文所提出的追踪信息压缩算法,论文完成了片上追踪信息处理单元的设计,并且基于UVM验证方法学搭建了片上追踪信息处理单元的验证平台。根据提取的追踪信息处理单元的验证需求,设计了一系列的受约束随机测试向量。波形和打印报告的结果表明,片上追踪信息处理单元的各关键功能点达到设计要求。并且本文基于代码覆盖率和功能覆盖率结合驱动的方式进行测试用例和测试平台的迭代优化,结果显示代码覆盖率在99%以上,功能覆盖率为100%,均达到工程要求标准。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN407
【图文】：

系统框图,智能手机,系统框图

西安电子科技大学硕士学位论文2图1.1 智能手机中 Coresight 系统框图如图 1.1 为典型的 Coresight 系统框图。架构中总的追踪数据通路从追踪数据源端到最终追踪数据接收端。其中追踪数据源端包含：嵌入式追踪宏单元(ETM)、AMBA总线追踪宏单元(HTM)、系统追踪宏单元(STM)。最终追踪数据接收端包含：嵌入式追踪缓冲器(ETB)、追踪接口单元(TPIU)[9]。基于 Coresight 的 SoC 追踪调试架构有以下几个优势：(1) 能够满足多核协同调试的需求。(2) 能够满足整个 SoC 中所有子系统的调试需求，并且提供总线调试功能。(3) 通过共享引脚和共享追踪组件的方式实现最小化外部芯片引脚。(4) 能够满足 SoC 多个追踪源大数据量需求的高带宽。1.2.2 验证方法学的发展在芯片设计初期并没有验证专用语言，验证人员采用与电路设计相同的硬件描述语言进行验证平台的搭建、测试用例的产生等验证工作。由于验证工作需要的是对芯片功能进行检测，因此验证环境无需使用硬件描述语言从底层产生与硬件电路相同的逻辑功能。因此抽象级层次高的验证语言在验证实施中更为有利。在当今验证领域，验证方法学的主导由 SystemVerilog/UVM 组成。大部分芯片公司都采用或者正在推行这一标准验证方法。如图 1.2 所示为验证方法学的发展历程。在 2000 年由 Verisity Design 采用 e 语言，通过引入验证建议器(vAdvisor)并配合Specman Elite 工具产生的验证平台为最早的随机化验证平台。在此验证平台中，包含了现代验证策略中的几个重要方法：覆盖率模型的使用、自动对比策略、和随机化激励的生成等[10]。更为重要的是，e 语言是一种面向对象语言

时序图,数据传输,时序,协议转换

MsytypeData图3.2 MIPI 数据流格式下的例子简单的描述如图 3.2 所示的 MIPI 协议。数据类型(M随的数据(Data)决定的。例如数据源标识码 MID 为 8`h11、数`h10 的端口发送一笔数据类型为 D8、数据为 8`h79 的包。为，协议打包过程会在每笔数据的第一个数据前面添加一个时每个包的最后一个数据的操作码会根据宽度从 8、9、A 或 IPI 协议转换之前的数据流为：MID，8`h11，CID，8`h34，D8，8`h46，D8TS，8`h79。IPI 协议转换之后的数据流为：4`h1，8`h11，4`h3，8`h34，4`h4，8`h46，4`h8，8`h79。的 MIPI 协议最终输出如图 3.3 所示。

【参考文献】