视频信号处理芯片子系统的功能验证

论文摘要

功能验证已成为芯片设计的重大瓶颈。据统计,在现代IC设计中,功能验证所花费的时间约占整个设计周期的60%~80%,但却仍有超过2/3的芯片设计需要重新流片以纠正功能错误。目前基于仿真的验证依然是业界采用的主要验证方式,然而传统的基于仿真的验证存在可观察性低、可控性差以及自动化水平低等缺陷,如何快速有效地实现功能验证平台完成功能验证成为当今IC设计验证领域的重要研究方向之一。本论文属于天津市科技发展计划项目“视频信号处理芯片的研发”中的一部分,主要研究了视频信号处理芯片子系统的功能验证,提出了一种适合视频信号处理芯片子系统验证的解决方案,包括验证路线的制定、功能验证方法的确定、验证流程的规划和验证语言及工具的选择。论文分析了视频处理芯片的架构,并据此将整个视频信号处理芯片的验证归结为OSD子系统的验证和格式转换子系统的验证;根据这两大子系统各自的特点,论文制定了层次化验证和自底向上验证相结合的验证路线及相应的功能验证方法;借鉴当前流行的验证技术和方法,论文描述了适合视频信号处理芯片子系统验证的定向测试和约束随机测试相结合的激励产生方式、基于断言和数据比对的结果检查机制、功能覆盖率和代码覆盖率相结合的覆盖率机制以及基于VMM方法学思想的层次化验证平台构建等验证流程中的关键环节。论文选择SystemVerilog语言作为视频信号处理芯片子系统的验证语言、Mentor的Questasim 6.2e作为验证工具。最后根据OSD子系统和格式转换子系统的设计规范以及提出的功能验证方案,论文详细讨论了这两大子系统各自的激励产生方式、结果检查方式以及验证平台架构等验证流程中的关键环节,对这两大子系统进行了功能验证。仿真验证的实验表明,采用本文的功能验证方案可以将激励产生、结果检查和覆盖率衡量机制三者有机的结合在一起,极大的改善了验证过程的可观察性和可控制性,提高了验证过程的自动化水平,从而有效地缩减了设计的研发周期,保证了设计的成功流片。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及来源
• 1.2 功能验证概述
• 1.2.1 基于仿真的验证
• 1.2.2 形式化验证
• 1.3 论文内容及章节安排
• 第二章 视频信号处理芯片的子系统规划及验证方案
• 2.1 视频信号处理芯片的子系统规划
• 2.1.1 视频信号处理芯片概述
• 2.1.2 视频信号处理芯片的子系统规划
• 2.2 视频信号处理芯片的子系统验证路线
• 2.2.1 验证路线概述
• 2.2.2 视频信号处理芯片子系统的验证路线
• 2.3 芯片子系统的功能验证方法
• 2.3.1 功能验证方法概述
• 2.3.2 芯片子系统的功能验证方法
• 2.4 芯片子系统的验证流程
• 2.4.1 确定验证目标
• 2.4.2 激励生成策略
• 2.4.3 响应检测策略
• 2.4.4 验证平台设计
• 2.4.5 覆盖率检测
• 2.5 验证语言及验证工具
• 2.5.1 验证语言
• 2.5.2 验证工具
• 第三章 OSD 子系统的功能验证
• 3.1 OSD 子系统设计规范
• 3.1.1 OSD 子系统总体架构设计及主要接口说明
• 3.1.2 OSD 菜单层设计规范
• 3.1.3 OSD 子系统与MCU 上位机间的数据通信协议
• 3.1.4 OSD 子系统与时序控制模块间的数据通信协议
• 3.2 OSD 子系统的验证目标
• 3.3 OSD 子系统验证平台的建立
• 3.3.1 OSD 子系统的激励生成
• 3.3.2 OSD 子系统的结果检查
• 3.3.3 OSD 子系统验证平台建立
• 3.4 OSD 子系统的验证结果
• 3.4.1 协议检查结果
• 3.4.2 覆盖率结果
• 3.4.3 仿真验证结果
• 第四章 格式转换子系统的功能验证
• 4.1 格式转换子系统设计规范
• 4.1.1 格式转换子系统架构
• 4.1.2 格式转换子系统时序规范
• 4.1.3 格式转换子系统显示规范
• 4.2 格式转换子系统的验证目标
• 4.3 格式转换子系统验证平台的建立
• 4.3.1 格式转换子系统的激励生成
• 4.3.2 格式转换子系统的结果检查
• 4.3.3 格式转换子系统验证平台建立
• 4.4 格式转换子系统的验证结果
• 4.4.1 协议检查结果
• 4.4.2 覆盖率结果
• 4.4.3 仿真验证结果
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢