基于UVM的WIFI数字基带验证方法的研究

发布时间：2020-07-24 02:29

【摘要】：近年来,网络通信的速率越来越快,视频通话越来越普及。这其实要得益于复杂通信算法的发展,而复杂的通信算法最终是要以集成电路的方式来实现。但是随着通信集成电路设计的复杂度不断提升,但是设计周期不变的情况下,给功能验证工作带来了严峻的挑战。目前大部分通信IC公司都还保留传统直接测试的验证方法,将验证的重心放在FPGA上板测试上,但其实FPGA测试如果不顺利也会很浪费综合的时间,所以必须要找到一种验证方法来加强EDA验证,使得FPGA测试能顺利完成。而UVM作为业界最新应用的验证方法学,可以保障以此为基础搭建的验证平台在通信IP的验证上具有高效性、可重用性、完备性等诸多优势。针对上述问题,本课题以实习公司的实际项目基于802.11n的WIFI数字基带为待测设计,通过对比分析各个验证语言和验证方法学的优缺点,选择基于UVM验证方法学并结合公司以前直接测试的优点来对WIFI数字基带做完备的功能验证。在验证之前,了解了802.11n的协议标准,深入分析了WIFI数字基带的框架结构、每个子模块的功能以及主要接口时序。提出了WIFI数字基带各方面的验证需求,封装了WIFI数字基带的测试用例。根据UVM的架构,设计并实现了验证平台里面的驱动类、监控类、计分板等验证组件,并针对WIFI数字基带的特性,设计了特有的信道模型以及UVM和MATLAB算法模型的联合仿真。设计完验证环境后,运行完所有的测试用例,主要包括直接测试用例和随机测试用例。最后收集了WIFI数字基带的代码覆盖率和功能覆盖率。通过分析各个测试用例的仿真波形和仿真日志得知WIFI数字基带工作正常。收集的代码覆盖率均在95%左右,并对未覆盖的代码做了分析都是一些冗余的代码。功能覆盖率达到了100%,说明所有的功能点都有覆盖到。相比于实习公司以前的验证方法,本课题提出的验证方法保留了其优点克服了其缺点,对WIFI数字基带做了完备的功能验证,使得FPGA上板测试十分顺利,没有发现明显的漏洞,大大缩短了验证周期,最终WIFI芯片在最后日期之前顺利流片。
【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】：TN92
【图文】：

验证方法,机制

2011 年 Accellera 公司在 OVM 的基础上，结合了 VMM 的理念和优点，推出了UVM（Universal Verification Methodology）高级验证方法学。图1.2 三种验证方法学的对比三种验证方法学的对比由图1.2所示。可以看出OVM相比于VMM 增加了agent、sequence 等方法，大大增加了环境的可重用性。UVM 相比于 VMM 引入了 config 机制和 sequence 机制增加了环境的自动化程度，而相比于 OVM 则引入了 phase 机制和RAL 寄存器模型，使得环境更加易懂。UVM 既继承了 VMM 和 OVM 的优点，又克服了各自的缺点，在现如今是比较完美的验证方法学，在业界也得到一致好评，因而也得到了广泛的应用[13]。验证方法学发展路线如图 1.3 所示。国内 IC 产业目前发展迅猛，华为海思、中兴微电子、紫光集团等 IC 巨头已在全球位居前列。据调研分析得知他们均在使用验证方法学进行 IC 验证，而一些中小型

发展路线,验证方法

信随着 UVM 验证方法学的普及，国内各大 IC 公司的芯片质量会越来越高，会有越来越多的中国芯走出中国，走向世界。图1.3 验证方法学发展路线1.3 课题来源本课题来源实习公司的实际工程项目基于 802.11n 标准的 WIFI 芯片。随着人们生活水平的提高，WIFI 已经和人们形影不离。人们日常生活中所用到的手机、电脑、相机、电视等都可经 WIFI 入互联网，让人们随时随地的享受互联网带来的便利。WIFI 是一种适用于短距离无线通信的技术。与同是无线网传输技术的 zigbee 和蓝牙相比，WIFI 虽然功耗大一点但是传输距离更远，传输带宽更大[14]。基于以上优点，WIFI 技术广受各大电子厂商的青睐，可以说 WIFI 技术已经占据短距离无线通信领域的半壁江山，成为了短距离无线通信领域的一代霸主[15]。WIFI 技术是以 IEEE 802.11 系列协议为标准设计的[16]。802.11系列标准是由IEEE制定的一个无线局域网标准

芯片,验证工作,架构,无线接入

在 IC 验证工作里，不管验证的对象是什么，验证人员都需要在验证工作开展之前对待测设计有深入了解，这样才能在寻找漏洞中提高效率。本章将对待测设计 WiF数字基带电路的功能架构进行详细的分析介绍，并分析其验证需求，为搭建 UVM 通用验证平台做准备。3.1 WIFI 芯片的架构和相关通信背景3.1.1 WIFI 芯片的架构WIFI 作为一种允许电子设备连接到无线局域网（WLAN）的技术，主要实现网络的无线传播。WIFI 设备具有两种模式：AP（Access point）、STA（Station）。AP 模式提供无线接入的服务，提供数据访问，一般无线路由/网桥会工作在该模式下[34]。STA 模式类似于终端模式，该模式下不接受任何无线接入，可以接入 AP。待测芯片是实习公司为 IPTV 设计的，所以仅仅需要工作在 STA 模式下即可。该 WIFI 芯片的整体框架图如图 3.1 所示：

【参考文献】