CN106133537A - 一种fpga功能模块仿真验证方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

一种FPGA功能模块仿真验证方法及其系统，该方法包括：通过枚举各个FPGA功能模块全部的参数特征，产生全部的测试用例(101)；根据输入的待测FPGA功能模块类型和参数特征，产生匹配相应待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台(102)；仿真测试平台根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出，将期望输出与测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试报告(103)。基于FPGA功能模块的全部参数特征信息获取全部的测试用例，大大提升了测试覆盖率。

Description

一种FPGA功能模块仿真验证方法及其系统 技术领域
本发明涉及FPGA验证技术，尤其涉及一种FPGA功能模块仿真方法及其系统。
背景技术
FPGA验证就是通过仿真，时序分析、上板调试等手段检验设计正确性的过程。在FPGA芯片的设计过程中，为了保证特定功能模块在整个设计过程中的一致性，对特定模块的一致性验证变得尤为重要。行为仿真作为一致性验证的一种常用方法，其关键在于如何提升测试覆盖率。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种提升测试覆盖率的仿真验证系统，从而解决行为仿真中存在的覆盖率低的技术问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种FPGA功能模块仿真验证方法，该方法包括：通过枚举各个FPGA功能模块全部的参数特征，产生全部的测试用例；根据输入的待测FPGA功能模块类型和参数特征，产生匹配相应待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台；仿真测试平台根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出，将期望输出和测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试报告。
优选地，在将期望输出与测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较步骤之前还包括：判断待测FPGA功能模块是否为已有功能模块基础上的升级，如果是，则先将测试激励施加在所述待测FPGA功能模块后的第一值与施加在所述已有功能模块后的第二值进行 比较，如果第一值和第二值不同，则仿真报错；如果第一值和第二值相同，再将所述第一值与所述期望输出进行比较，如果不同，则仿真报错，如果相同，则仿真通过。
另一方面，本发明提供了一种FPGA功能模块仿真验证系统，该系统包括：验证平台控制中心，验证平台控制中心用于通过枚举各个FPGA功能模块全部的参数特征，产生全部的测试用例；并根据输入的待测FPGA功能模块的类型和参数特征，产生匹配待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台；仿真测试平台根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出，将期望输出和测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试报告。
优选地，验证平台控制中心包括测试用例生成器和测试平台生成器，测试用例生成器用于通过枚举各个FPGA功能模块全部的参数特征，产生全部的测试用例；测试平台生成器用于根据输入的待测FPGA功能模块的类型和参数特征，产生匹配待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台。
优选地，仿真测试平台包括随机激励发生器和比较器，随机激励发生器用于根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出；比较器用于将期望输出和测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试报告。
优选地，仿真测试平台包括随机激励发生器和双重比较器，随机激励发生器用于根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出；双重比较器用于判断待测FPGA功能模块是否为已有功能模块基础上的升级，如果是，则先将测试激励施加在所述待测FPGA功能模块后的第一值与施加在所述已有功能模块后的第二值进行比较，如果第一值和第二值不同，则仿真报错；如果第一值和第二值相同，再将所述第一 值与所述期望输出进行比较，如果不同，则仿真报错，如果相同，则仿真通过。
本发明基于FPGA功能模块的全部参数特征信息获取全部的测试用例，从而建立一套测试覆盖率达到100％的仿真验证系统。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种FPGA功能模块仿真验证方法流程图；
图2为FPGA模块测试用例生成过程示意图；
图3为FPGA模块仿真测试平台生成过程示意图；
图4a为FPGA模块一种仿真验证过程示意图；
图4b为FPGA模块另一种仿真验证过程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种FPGA功能模块仿真验证系统结构图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种FPGA功能模块仿真验证方法流程图。如图1所示，该方法包括步骤101-103：
在步骤101，通过枚举各个FPGA功能模块全部的参数特征，产生全部的测试用例。
具体地，仿真验证系统针对不同的FPGA功能模块,例如锁相环模块、数字处理器模块、可配置逻辑块和存储器模块等，通过枚举该模块所有的参数特征，产生所有的测试用例(如图2所示)。
在步骤102，根据输入的待测FPGA功能模块类型和参数特征，产生匹配相应待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台；
具体地，仿真验证系统根据输入FPGA功能模块类型和参数特征，产生匹配相应待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台(如图3所示)。
在步骤103，仿真测试平台根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出，将期望输出和测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试消息。
具体地，仿真验证平台根据输入的参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出，将生成的测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例(即待测功能模块实例)，将其输出结果与期望输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试报告(如图4a所示)。
优选地，仿真验证平台在将期望输出与测试激励施加在待测FPGA功能模块实例后的实际输出进行比较步骤之前，还判断待测FPGA功能模块是否为已有功能模块基础上的升级，如果是，则先将测试激励施加在所述待测FPGA功能模块后的第一值与施加在已有功能模块后的第二值进行比较，如果第一值和第二值不同，则仿真报错；如果第一值和第二值相同，再将第一值与期望输出进行比较，如果不同，则仿真报错，如果相同，则仿真通过。(如图4b所示，其中对照模块实例为在FPGA功能模块设计过程中，如果新功能模块是在已有功能模块基础上的升级，对新功能模块测试的过程中，将引入已有的功能模块作为对照模块实例)
在一例子中，假设待测FPGA功能模块为新一代器件的嵌入式9K存储器模块，其作为比较复杂的嵌入式存储器模块，包含以下参数特征：
1、存储器模式:单端口(sp),简单双端口(sdp),双端口(tdp)；
2、写模式:写先(write_first),读先(read_first),读保持(no_change)；
3、存储器初始值；
4、输出寄存器；
5、输出寄存器使能；
6、输出寄存器置位、复位；
7、输出锁存置位、复位；
8、输出寄存器初值；
9、输出寄存器复位值；
10、按位写使能，1-4；
11、片选信号；
12、读数据位宽:1,2,4,9,18,36；
13、写数据位宽:1,2,4,9,18,36；
14、读写位宽组合；
15、地址深度：8,9,10,11,12,13；
不计算3，4，对上述的所有参数特征进行组合，最终得到15552种组合，即对嵌入式9K存储器模块进行全覆盖的行为仿真，需要15552个测试用例和相应的测试平台。
出于自动化测试需求，1中所有的参数特征都以参数的形式在嵌入式9K存储器模块的行为模型中出现。
以写模式为例，写先(write_first),读先(read_first),读保持(no_change)对应的测试平台中的期望输出不同：
1、在写先模式下，对存储器进行写操作时，写入的新数据会即时出现在读端口。此时，期望输出即为写入数据激励。
2、在读先模式下，对存储器进行写操作时，写入的数据不会出现在读端口，读端口的输出为该写地址之前的存储数据。此时，测试平台需要缓存上次的写入数据激励作为期望输出。
3、在保持模式下，对存储器进行写操作时，写入的数据不会出现在读端口，读端口的输出保持上一次的输出不变。此时，测试平台需要缓存上次的读操作的期望输出作为期望输出。
基于上述描述的过程，对嵌入式存储器模块的所有参数特征进行处理，从而生成完全测试覆盖的测试用例和测试平台。
所有测试用例生成完成后，仿真验证系统自动执行所有测试并捕获每个测试过程的消息输出，所有测试完成后输出统一的测试报告。
本发明实施例基于FPGA功能模块的全部参数特征信息获取全部的测试用例，从而建立一套测试覆盖率达到100％的仿真验证系统。
图5为本发明实施例提供的一种FPGA功能模块仿真验证系统结构图。如图5所示，该系统包括验证平台控制中心50和仿真测试平台60，其中验证平台控制中心50包括测试用例生成器51和测试平台生成器52；仿真测试平台60包括随机激励发生器61和比较器62。
测试用例生成器51用于通过枚举各个FPGA功能模块全部的参数特征，产生全部的测试用例。
测试平台生成器52用于根据输入的待测FPGA功能模块的类型和参数特征，产生匹配待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台。
随机激励发生器61用于根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出。
比较器62用于将期望输出和测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试报告。
进一步地，比较器62设置为双重比较器，用于判断待测FPGA功能模块是否为已有功能模块基础上的升级，如果是，则先将测试激励施加在所述待测FPGA功能模块后的第一值与施加在所述已有功能模块后的第二值进行比较，如果第一值和第二值不同，则仿真报错；如果第一值和第二值相同，再将所述第一值与所述期望输出进行比较，如果不同，则仿真报错，如果相同，则仿真通过。
本发明实施例基于FPGA功能模块的全部参数特征信息获取全部的测试用例，从而建立一套测试覆盖率达到100％的仿真验证系统。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的 各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

  1. 一种FPGA功能模块仿真验证方法，其特征在于，
    通过枚举各个FPGA功能模块全部的参数特征，产生全部的测试用例；
    根据输入的待测FPGA功能模块类型和参数特征，产生匹配相应待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台；
    所述仿真测试平台根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出，将所述期望输出与所述测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试报告。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在将所述期望输出与所述测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较步骤之前还包括：
    判断待测FPGA功能模块是否为已有功能模块基础上的升级，如果是，则先将测试激励施加在所述待测FPGA功能模块后的第一值与施加在所述已有功能模块后的第二值进行比较，如果第一值和第二值不同，则仿真报错；如果第一值和第二值相同，再将所述第一值与所述期望输出进行比较，如果不同，则仿真报错，如果相同，则仿真通过。
  3. 一种FPGA功能模块仿真验证系统，其特征在于，包括：验证平台控制中心，所述验证平台控制中心用于通过枚举各个FPGA功能模块全部的参数特征，产生全部的测试用例；并根据输入的待测FPGA功能模块的类型和参数特征，产生匹配待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台；所述仿真测试平台根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出，将所述期望输出与所述测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试报告。
  4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述验证平台控制中心 包括测试用例生成器和测试平台生成器，
    所述测试用例生成器，用于通过枚举各个FPGA功能模块全部的参数特征，产生全部的测试用例；
    所述测试平台生成器，用于根据输入的待测FPGA功能模块的类型和参数特征，产生匹配待测FPGA功能模块配置的仿真测试平台。
  5. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述仿真测试平台包括随机激励发生器和比较器，
    所述随机激励发生器，用于根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出；
    比较器，用于将所述期望输出和所述测试激励施加在待测FPGA功能模块对应的测试用例后的实际输出进行比较，根据比较结果输出待测FPGA功能模块的测试报告。
  6. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述仿真测试平台包括随机激励发生器和双重比较器，
    所述随机激励发生器，用于根据输入的待测FPGA功能模块参数特征，随机生成测试激励和相应的期望输出；
    所述双重比较器，用于判断待测FPGA功能模块是否为已有功能模块基础上的升级，如果是，则先将测试激励施加在所述待测FPGA功能模块后的第一值与施加在所述已有功能模块后的第二值进行比较，如果第一值和第二值不同，则仿真报错；如果第一值和第二值相同，再将所述第一值与所述期望输出进行比较，如果不同，则仿真报错，如果相同，则仿真通过。
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