基于SVA的NFC验证方法研究

论文摘要

在系统芯片SoC （System-on-Chip）实现过程中,仿真验证是SoC设计流程中最复杂、最耗时的环节,约占整个芯片开发周期的70%-80%,验证的工作量是设计的几倍,再加上上市时间（Time-to-Market）需求的紧迫性,功能验证已经成为了现代芯片设计中的最大瓶颈。传统的功能验证方法由于可观察性差,可追踪性不强,导致无法快速定位问题,验证周期长,验证平台可重用性差,自动化水平低。针对这些问题,本论文以SoC芯片SEP0718的研发为依托,研究了基于SVA（SystemVerilog Assertion）的验证方法。该方法利用断言技术的优势来弥补动态仿真的不足。根据SEP0718中NFC （Nand Flash Controller）的特点开发了NFC断言IP （Intellectual Property）,并将该IP用于两种不同的验证平台中：BFM（Bus Functional Model） module级验证平台和BFM SoC级验证平台。同时本文结合Nand Flash读写操作的特殊性,开发了能产生Nand Flash各种读写操作的随机激励发生器（Random-Stimulus Generator）、相配套的记分板（Scoreboard）以及功能覆盖率模块（Functional Coverage Module）。随机激励发生器实现了对NFC的CRV （Constraint Randomized Verification）, Scoreboard的开发提高了验证平台的自动化程度,覆盖率功能模块则引入了CDV （Coverage Driven Verification）,它能指引验证下一步努力的方向从而促进了验证工作的不断向前推进。通过使用这些验证组件快速搭建了基于SVA的NFC验证平台。利用该验证平台在Module级对NFC做了完备性验证,然后在该平台的基础上搭建BFM SoC级验证平台,完成了NFC SoC级的验证。验证结果表明,NFC BFM module级和SoC级验证的断言覆盖率和功能覆盖率均达到了100%。同时通过项目实践证明：基于SVA的验证方法可以将验证环境的三大要素——激励产生、自动检查机制和覆盖率统计有机地结合在一起,将各个要素的优势发挥到了最大,提高了验证平台的自动化程度,改善了验证过程的可观察性和可追踪性,简化了调试过程,减少了验证工程师繁重的工作。有效地缩减了设计的研发周期,保证了芯片设计的成功流片。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 功能验证方法综述
• 1.2.2 验证方法学简介
• 1.2.3 当前验证面临的挑战
• 1.3 本论文的主要研究工作
• 1.4 论文结构
• 第二章 基于SVA的功能验证方法
• 2.1 断言的概念及其作用
• 2.2 断言在验证流程中的应用
• 2.3 基于断言的NFC验证方法
• 2.4 几种断言实现形式的比较
• 2.5 断言语言SVA
• 2.5.1 SVA语法简介
• 2.5.2 SVA的语法结构
• 2.5.3 SVA断言使用流程
• 2.6 本章小结
• 第三章 NFC断言IP的设计
• 3.1 概述
• 3.2 NFC模块介绍
• 3.2.1 功能特点
• 3.2.2 功能描述
• 3.2.3 模块结构
• 3.3 NFC断言IP的开发
• 3.3.1 验证功能点的提取
• 3.3.2 检查接口时序的断言IP
• 3.3.3 寄存器的断言IP
• 3.3.4 检查中断的断言IP
• 3.3.5 AHB接口信号的断言IP
• 3.3.6 检查NFC内部关键点的断言IP
• 3.4 断言IP的使用
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于SVA验证平台的开发与搭建
• 4.1 验证环境的构建策略
• 4.1.1 激励的产生
• 4.1.2 自动检查机制
• 4.1.3 功能覆盖率
• 4.1.4 断言IP在平台中的应用
• 4.2 验证组件的开发
• 4.2.1 发生器
• 4.2.2 记分板
• 4.2.3 覆盖率模块
• 4.3 验证平台的搭建
• 4.3.1 BFM module级验证平台
• 4.3.2 BFM SoC级验证平台
• 4.4 本章小结
• 第五章 NFC验证与结果
• 5.1 NFC BFM module级的验证
• 5.1.1 Nand Flash介绍
• 5.1.2 功能点的提取和验证计划的制定
• 5.1.3 随机激励的产生
• 5.1.4 定向激励的产生
• 5.1.5 验证结果
• 5.2 NFC BFM SoC验证
• 5.2.1 验证目标与策略
• 5.2.2 验证结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文