基于断言的功能验证方法研究及其应用

论文摘要

功能验证是现代IC设计中最主要的挑战之一,它已成为芯片设计中的瓶颈。本文主要研究的内容是基于断言的功能验证方法ABV（Assertion-BasedVerification）,ABV将形式验证中的断言技术和基于动态仿真的验证方法相结合,利用断言的监控（Monitor）特性,在仿真过程中快速定位Bug的位置,用断言验证的长处来弥补随机矢量验证的不足,增强了验证过程的可观测性和可控制性。基于断言的验证方法是在验证领域被讨论的最多的方法之一。本文通过比较几种典型断言验证形式的性能和成本,决定采用开放性验证库OVL（Open Verification Library）来构建断言监视模块,论文详细介绍了OVL的实现和使用方法。在OVL的基础上,创建了自己的辅助断言验证库AVL,用于检查一些特殊的属性,AVL是OVL的重要补充。本文在Mobile项目中应用此断言验证方法做了对通用总线控制器模块的验证工作,具体介绍了如何将断言方法应用到验证工作中。通用总线控制器是基于嵌入式处理器的SoC产品中的一小部分,在验证方法上采用断言插入和动态仿真相结合的方法,测试激励生成机制采用带约束条件的随机矢量自动生成方法。首先,搭建了当前流行的基于事务级的分层次的验证环境,并对验证平台的Sequence、Generator、各个总线功能模型BFM以及检查器Checker等各部分进行了具体设计和说明。其次,针对APB接口、NOR FLASH和NAND FLASH接口协议的不同特点,分别设计了基于OVL和AVL的断言监视模块AIP,插入到验证环境中。对接口行为进行监视。这些针对接口协议的断言监视模块也可以用于其他项目中相关内容的检查,具有可重用性。结果表明,采用本论文提出的功能验证方案可以高效率地查找设计中的错误,增加设计成功的信心,为整个设计的完成提供了有效的保证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要研究内容和结构
• 第2章 基于断言的功能验证技术
• 2.1 断言验证技术介绍及测试向量生成机制
• 2.1.1 断言验证技术
• 2.1.2 测试向量生成机制
• 2.2 断言的几种实现形式及其比较
• 2.3 OVL库中断言的具体实现形式
• 2.3.1 OVL库结构
• 2.3.2 OVL库中断言监视器的语法形式
• 2.3.3 OVL库中断言的种类
• 2.3.4 OVL库中断言的实现
• 2.4 本章小结
• 第3章 辅助断言验证库AVL建立
• 2events断言监视器的建立'>3.1 assert₂events断言监视器的建立
• 3.2 AVL库中其他断言监视器
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于仿真和断言的通用总线控制器功能验证方案
• 4.1 通用总线控制器总体验证方案的制定
• 4.1.1 当前普遍流行的验证环境结构
• 4.1.2 通用总线控制器模块分析及验证方案制定
• 4.2 分层次的约束随机平台建立
• 4.2.1 约束随机验证平台总体架构
• 4.2.2 Sequence的设计
• 4.2.3 Generator的设计
• 4.2.4 总线功能模型BFM的设计
• 4.2.5 检查器Checker的设计
• 4.3 通用总线控制器中断言模块插入点
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于断言（OVL）的通用总线控制器相关协议和接口检查
• 5.1 APB总线接口协议的断言检查
• 5.1.1 APB协议介绍
• 5.1.2 基于断言的APB总线监视器的建立
• 5.2 AXI总线接口协议的断言检查
• 5.3 NAND FLASH接口协议的断言检查
• 5.3.1 片上系统和NAND FLASH的接口
• 5.3.2 NAND FLASH写操作时相关时序及其属性提取
• 5.3.3 NAND FLASH写操作相关断言监视器的构建
• 5.3.4 NAND FLASH读操作时相关时序及其属性提取
• 5.3.5 NAND FLASH读操作相关断言监视器的构建
• 5.4 NOR FLASH接口协议的断言检查
• 5.5 本章小结
• 第6章 通用总线控制器验证结果
• 6.1 结果统计
• 6.2 本章小结
• 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历