CN104063526A - 一种集成电路仿真波形比较方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适用于集成电路仿真工具中的波形比较方法，所属的技术领域是集成电路计算机辅助设计领域，尤其是涉及集成电路数字仿真、模拟仿真和数模混合仿真领域。本发明对数模混合电路仿真波形的特点，把波形自动比较方法应用到数模混合电路的验证过程中，能精确比较电路的各轮仿真结果，提高了集成电路的验证效率和准确性。

Description

一种集成电路仿真波形比较方法

技术领域

本发明是一种适用于集成电路仿真工具中的波形比较方法，所属的技术领域是集成电路计算机辅助设计领域，尤其是涉及集成电路数字仿真、模拟仿真和数模混合仿真领域。

背景技术

随着芯片集成度的不断提高和市场需求的增加，越来越多的系统芯片将模拟电路和数字电路集成在单个芯片中。这给芯片的功能验证提出了更高的要求，并使验证成本迅速提高，在验证上所耗费的时间甚至会达到芯片开发周期的70％。并且，仿真波形的比较常常是通过人工完成，效率低下并且容易出错。但是，目前对于数模混合电路验证的研究主要集中在仿真和建模方法上，对如何提高仿真结果比较的效率却少有涉及。

本发明对数模混合电路仿真波形的特点，把波形自动比较方法应用到数模混合电路的验证过程中，能精确比较电路的各轮仿真结果，同时还能判断不同的工艺参数、供电电压、温度（PVT）参数组合下仿真波形形状是否一致，提高了验证效率和准确性。其中，本专利中的一种基于容差窗方法的波形精确比较方法，实现考虑时间容限和信号容限的波形比较，提高了比较准确性；同时，我们提出以开关事件为基础建立的状态序列数据结构，有效地降低存储空间，并基于此数据结构，设计一种新的仿真波形时间偏移比较方法，该方法能自动划分并检验电路的状态，并实现波形的时间偏移比较；

此方法已成功运用到我们公司开发的的波形比较软件系统中，并已在Intel®技术开发（上海）等公司内部推广使用。实际应用证明，波形自动比较方法对于提高集成电路验证效率有很大帮助。

发明内容

在实际的电路设计中，尤其是在数模混合电路的验证中，需要分析比较仿真结果，而要比较连续的模拟信号，对仿真波形的分析是必不可少的工作。在本章中，我们将详细介绍在数模混合电路仿真波形比较中需要解决的问题以及碰到的困难。按照不同的条件下对仿真波形比较的不同要求，具体可以分为两个部分：点对点比较和时间偏移比较。

． 点对点比较

波形的点对点比较，就是直接比较两组波形，找出两组波形之间的不同之处。在实际的情况下，由于电路门延时以及信号上升\下降速率的影响，波形之间会有一定的时间偏差。如果仅仅比较在同一时间下的信号值是否相同，或是否在信号误差之内，将由于时间偏差虚报出很多错误信息。尤其是在信号跃变的地方，很小的时间偏差都会导致同一时间点上信号值相差很大。所以，在波形比较的时候我们不仅要考虑信号容差，还必须把时间容差计算在内。

如图2所示，容限窗是中心位于标准信号的数据点上的矩形窗，长宽分别为时间容限T_tol和信号容限S_tol，在实际应用中由用户指定。方法具体描述如下：首先在波形的每个数据点上建立容限窗，然后检查另一条波形是否穿过该窗，从而判断两条波形相差是否在一定的容限范围之内。矩形容差窗的方法可以避免线性插值的工作，这样可以在线性时间内完成波形比较。同时，将时间容差考虑在内，能有效地避免由于噪声，毛刺以及细微的时间偏移给波形比较带来的影响。

． 时间偏移比较

在数模混合信号电路中，它的模拟模块几乎都是由数字使能信号驱动。在大多数情况下，这些使能信号是由MCU控制。这些信号我们称为标识信号（Index Signal）。标识信号的组合能把整个波形划分成若干个时间域。不同的时间域，对应不同的电路状态。不同的仿真中，标识信号可能会有不同的时钟延时。例如MCU编程时插入“no-op”指令使输出延迟一个或多个时钟周期，其他待比较的模拟信号会发生相应延迟但保持波形形状不变。图3截取自Flash存储器电路的全芯片仿真波形，这是一个实际的典型的数模混合电路。其中实线表示标准波形，虚线表示待测波形。如图中箭头所示，标识信号EN_A, EN_B 和EN_C的偏移引起了模拟信号SIG_D和SIG_E的相应偏移。如果不考虑时间偏移而直接进行点对点波形比较，将会出现大量的虚警误报。所以，在波形比较之前，需要检测电路状态偏移时间，再考虑偏移时间的情况下比较波形。这就是波形的时间偏移比较。

标识信号都是典型的数字信号，它们变化迅速；最大值（VCC）和最小值（VSS）固定，分别代表‘1’、‘0’。标识信号值的组合（例如，100111），即电路的状态编码，它划分出了一系列的时间域，每个时间域对应电路的某个状态。标识信号的变化代表了电路状态的变化，电路状态的变化会引起其他信号变化。如4所示，标识信号B存在偏移T_shift，导致状态编码产生相应的偏移，从而导致待比较信号D也发生相应的偏移。因此，我们可以通过研究标识信号来研究电路的状态，从而实现时间偏移比较方法。

状态序列数据结构

为了解决标识信号数目多，状态编码复杂带来的存储、搜索的问题，我们提出了一种状态序列（state_sequence）数据结构。由于标识信号都是值为“1”或“0”的数字信号，所以只需要记录它的初始值和跳变时间就记录下所有的信息。这样，时间域上连续的标识信号就抽象为离散点序列。我们称这样的离散点为开关事件（switch_event），它记录的是波形跳变的时间。这些开关事件所组成的序列我们称之为开关序列（switch_sequence），每个标识信号对应一个开关序列。在此基础上，把所有的开关序列组合起来，按照时序排列，就可以得到状态序列。通过对状态序列上的离散点的分析处理，就可以得出电路的状态信息。

状态划分比较方法

状态序列的数据结构模式能有效的减小状态存储和比较的复杂度，在此基础上，我们提出一种状态划分比较方法，能在状态序列上划分出每个状态以及所对应时间域，并且比较不同仿真波形的状态，判断是否发生变化。图5是基于状态序列结构来实现电路的状态划分和比较的程序伪代码。

附图说明

图1　波形比较整体流程图；

图2　点对点波形比较；

图3　实际中时间偏移仿真波形；

图4　状态编码和时域图；

图5　状态划分和比较的程序伪代码；

图6 波形比较实例。

具体实施方式

假设输入波形为图6。第一组信号为标准波形，第二组信号为待比较波形。标识信号是指截断待比较信号的激励信号。待比较信号A的标识信号是B，待比较信号C的标识信号是D。

1．读入波形和比较参数。由于存在标识信号，说明当前需要做时间偏移波形比较。

2．标识信号B将A信号分割为5个区间，最开始和最后区间属于非比较区域，忽略；实际比较区间是P1、P2和P3。

3．同理，待测波形C的比较区间是P4、P5和P6。

4．将P4、P5和P6段波形向左平移Tshift值，然后调用点对点比较方法分别比较P1、P2和P3。

5．由图中结果可知：P4与P1相同，P5与P2相同，P6与P3相同。

6．结论：波形C与波形A时间偏移比较结果相同。比较结束。

Claims (3)

1.一种适用于集成电路仿真工具中的波形比较方法，其技术特征在于以下流程：①读入待比较波形和比较参数；②判断比较类型；③如果是时间偏移比较，划分比较域；④如果是点对点比较，设置这个时间轴为比较域；⑤根据偏移值将比较波形的边沿对齐；⑥在相应比较域上进行点对点比较。

2.根据权利要求1所述的波形比较点对点比较方法，其特征在于：①首先在波形的每个数据点上建立容限窗；②然后检查另一条波形是否穿过该窗，从而判断两条波形相差是否在一定的容限范围之内。

3.根据权利要求1所述的时间偏移比较方法，其技术特征包含以下两个方面：①首先根据标识信号将两个比较信号划分成不同的比较域；②其次，在每个比较域上对齐比较信号；③最后，在不同比较域上调用点对点波形比较，生成比较结果。