CN112286746A - 针对axi从设备接口的通用验证平台及方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了针对AXI从设备接口的通用验证平台及方法。所述通用验证平台包括AXI序列器模块、虚拟序列发送器模块、寄存器模型、AXI系统环境、转换器、AXI总线接口、测试用例模块；所述AXI系统环境包括AXI总线代理、参考模型、计分板；所述AXI总线代理包括AXI序列发送器模块、AXI总线驱动器和AXI监视器。以此方式，提高了环境的可重用性，提高了验证效率；使用大量的随机化激励，随机读写从设备寄存器存储器，每次burst读写长度随机；实现了读写数据比对，并实现了代码覆盖率的统计；使用脚本提取日志关键信息，自动检查测试结果，增加了验证的可靠性。

Description

针对AXI从设备接口的通用验证平台及方法

技术领域

本公开的实施例一般涉及集成电路技术领域，并且更具体地，涉及针对AXI从设备接口的通用验证平台及方法。

背景技术

随着集成电路设计工艺的不断进步，集成电路规模与复杂度也在不断提高，验证的难度也越来越大。在集成电路实现过程中，验证工作需要花费大量时间，如何快速的达到验证目标直接关系到芯片的质量以及芯片的最终使用，所以对验证的方法和技术都提出了越来越高的要求。

AXI(Advanced eXtensible Interface)是一种总线协议，该协议是ARM公司提出的AMBA3.0中最重要的部分，是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线。主要描述了主设备(Master)和从设备(Slave)之间的数据传输方式，主设备和从设备之间通过握手信号建立连接。

芯片设计中包含了大量的AXI从设备，AXI从设备的数据位宽，数据地址位宽，总线ID位宽也都各有不同，从设备中包含大量的地址空间，同时寄存器存储器的读写属性也各有不同，如何快速实现对AXI从设备的验证显得尤为重要。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种针对AXI从设备接口的通用验证方案。

在本公开的第一方面，提供了一种针对AXI从设备接口的通用验证平台。所述平台包括：AXI序列器模块、虚拟序列发送器模块、寄存器模型、AXI系统环境、转换器、AXI总线接口、测试用例模块；其中，所述测试用例模块用于根据测试用例实例化所述针对AXI从设备接口的通用验证平台；所述虚拟序列发送器模块，用于测试用例执行的调度，为AXI序列器模块指定对应的序列发生器；所述AXI序列器模块，用于根据所述虚拟序列发送器模块指定的序列发生器，产生随机化受约束的测试事务包；所述AXI系统环境，用于完成所述针对AXI从设备接口的通用验证平台中各个组件的实例化，包括AXI总线代理、参考模型、计分板；所述AXI总线代理包括AXI序列发送器模块、AXI总线驱动器和AXI监视器；用于完成所述AXI序列发送器模块、AXI总线驱动器和AXI监视器的实例化，建立各模块之间的TLM通信机制；所述AXI序列发送器模块，用于将所述测试事务包发送到所述AXI总线驱动器以驱动所述AXI总线接口对AXI从设备进行内部寄存器存储器读写；所述AXI监视器监测所述AXI总线接口，将写请求、写数据请求、写回复、读请求、读回复进行计数，比对计数结果；同时将读写数据信息打印到日志文件中；所述寄存器模型，用于为所述针对AXI从设备接口的通用验证平台提供待测设计寄存器存储器的访问接口，接收所述测试事务包并映射到AXI从设备内部寄存器以及存储器；所述转化器，用于将所述寄存器模型的前门读写请求转化为所述AXI总线驱动器可识别的测试事务包，以发起满足AXI协议的读写请求；同时将读取的数据转换为所述寄存器模型可识别的类型，返回到所述寄存器模型。

在本公开的第二方面，提供了一种针对AXI从设备接口的通用验证平台的通用验证方法。所述方法包括配置通用验证平台参数以及AXI从设备信息；利用脚本生成针对从设备接口的通用验证平台；启动所述针对从设备接口的通用验证平台，产生测试实例；采用pahse机制自动化运行UVM树各节点测试过程；结束仿真验证，统计测试实例结果。。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本公开的实施例的针对AXI从设备接口的通用验证平台的方框图；

图2示出了根据本公开的实施例的针对AXI从设备接口的通用验证平台方法的流程图；

图3示出了根据本公开的实施例的UVM树的示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

图1示出了能够在其中实现本公开的实施例的针对AXI从设备接口的通用验证平台100的示意图。如图1所示，针对AXI从设备接口的通用验证平台100包括：

AXI序列器模块102、虚拟序列发送器模块104、寄存器模型106、AXI系统环境108、转换器110、AXI总线接口112、测试用例模块114；其中，

测试用例模块114用于根据测试用例实例化针对AXI从设备接口的通用验证平台100，与对应的测试用例实例密切相关，用户通过UVM_TEST_NAME指定运行的具体测试用例。在一些实施例中，测试用例模块114集成了两个最基本测试用例，分别用于检查寄存器存储器的读写功能，继承了两个UVM的基本测试序列uvm_reg_access_seq，uvm_mem_access_seq，对两个测试序列进行修改，读写数据进行了随机化处理。

在一些实施例中，所述测试用例首先实例化并配置AXI系统环境108，然后在虚拟序列发送器模块104上启动AXI序列。

AXI系统环境108，用于完成针对AXI从设备接口的通用验证平台100中各个组件的实例化，可根据需求完成各个组件的实例化，在connect_phase函数中进行通信接口的连接，实现各个组件间的通信。包括AXI总线代理202、参考模型204、计分板206。其中参考模型204与计分板206不包含对应的功能，仅包含组件空壳。

AXI总线代理202用于完成AXI序列发送器模块302、AXI总线驱动器304和AXI监视器306的实例化，建立各模块之间的TLM通信机制，根据UVM_IS_ACTIVE的值来判断是否实例化AXI监视器306。AXI总线代理202包括AXI序列发送器模块302、AXI总线驱动器304和AXI监视器306。

虚拟序列发送器模块104，用于一系列测试用例执行的调度，为AXI序列器模块102指定对应的序列发生器，通过start函数指定，并通过raise_objection和drop_objection控制测试任务的开始和结束。

AXI序列器模块102，用于根据虚拟序列发送器模块104指定的序列发生器，产生随机化受约束的测试事务包序列，测试事务包内容包括，读写类型(单次写，BURST写，单次读，BURST读)，读写地址，读写长度，读写SIZE，写数据，读数据，所述测试事务包还包含对AXI从设备内部寄存器及AXI从设备内部存储器的读写操作。

在一些实施例中，AXI序列器模块102，除了支持对可读写寄存器存储器进行测试，还支持通过寄存器模型实现对待测设计的寄存器存储器的后门访问，实现对从设备只读只写寄存器和存储器进行测试。对于可读写的寄存器存储器，进行前门写前门读操作。对于只写寄存器存储器，进行前门写前后门读操作，使用peek函数实现后门读操作。对于只读寄存器存储器，进行后门写前门读操作，使用poke函数实现后门写操作。将写入的数据加入到写数据队列中，将读出的数据加入到读数据队列中，对某一个特定位宽总线，还需要根据读写SIZE的不同以及地址信息，将读写数据处理后压入到队列中，最后自动比对读写数据结果。

在一些实施例中，AXI序列器模块102对于特定的地址空间，执行先写后读操作，对于多地址空间的测试，使用python脚本自动提取地址信息，自动生成测试激励。在一些实施例中，AXI序列器模块102还包含数据比对功能，读写比对函数中，集成了任意总线位宽下AXI总线接口112读写数据比对方法，能够自动输出数据比对结果。

寄存器模型106，用于为针对AXI从设备接口的通用验证平台100提供待测设计寄存器存储器的访问接口，可根据需要进行前门访问和后门访问，接收寄存器存储器读写请求并映射到从设备内部寄存器以及存储器。在一些实施例中，寄存器模型106接收所述测试事务包并映射到从设备内部寄存器以及AXI从设备内部存储器。在一些实施例中，寄存器模型106通过编写脚本产生，所述脚本读入含有从设备内部寄存器存储器信息的表格，并根据表格的内容生成对应的寄存器模型106。

在一些实施例中，在表格中配置所述AXI从设备的总线位宽、地址位宽、总线ID位宽、寄存器、存储器地址信息以及读写属性信息，支持(8bits，16bits，32bits，64bits，128bits，256bits，512bits，1024bits总线位宽配置)，支持多地址寄存器存储器空间配置，脚本自动实现针对特定设计的验证环境，大大提高了平台的可重用性。

在一些实施例中，所述脚本配置有UVM环境内部的参数，UVM_REG_DATA_WIDTH,UVM_REG_ADDR_WIDTH，以便于适应于不同总线位宽。在一些实施例中，由于测试用例验证完成后，测试用例较多且日志信息杂乱庞大，脚本会自动抓取统计日志的关键信息，输出各个测试用例的测试结果。

AXI序列发送器模块302将AXI序列器模块102产生的测试事务包发送到AXI总线驱动器304以驱动AXI总线接口112对AXI从设备进行内部寄存器存储器读写。

在一些实施例中，AXI总线驱动器304接收AXI序列器模块302的测试事务包或者寄存器模型106的读写请求信息，根据所述测试事务包中包括的读写类型、读写地址、读写长度、读写SIZE信息，驱动AXI总线接口112对AXI从设备进行内部寄存器存储器读写，同时将读取的数据进行处理，返回给寄存器模型106和AXI序列器模块102。其中，AXI总线的ready采用随机化处理，用以模拟实际工作环境。写请求写数据分开发送，在写请求发送时，将AXI写数据、AXI写地址、AXI写长度、AXI写SIZE存入队列中，当队列不为空时，根据AXI写地址、AXI写长度、AXI写SIZE等信息按照AXI时序要求，将写数据请求按照AXI时序要求发出。在不同总线位宽以及AXI读写SIZE下，需要针对AXI读写数据进行处理，使用函数实现对应的功能。

AXI监视器306监测AXI总线接口112，将写请求，写数据请求，写回复，读请求，读回复进行计数，比对计数结果。同时将读写数据信息打印到LOG文件中。

转换器110，用于将寄存器模型106的前门读写请求转化为AXI总线驱动器304可识别的测试事务包，以发起满足AXI协议的读写请求；同时将读取的数据转换为寄存器模型106可识别的类型，返回到寄存器模型106。在一些实施例中，转换器110内包含两个函数，reg2bus()和bus2reg()。reg2bus主要在通过寄存器模型106进行前门写操作时，完成数据类型向AXI总线类型的转换；bus2reg主要在通过寄存器模型106进行前门读操作时，完成AXI数据类型向寄存器数据类型的转换。

AXI总线接口112用于连接AXI总线代理202与AXI从设备。

虚拟序列发送器模块104，AXI序列器模块102产生的后门读写请求可通过虚拟序列发送器模块104指定寄存器模型106的寄存器或存储器，对待测设计的寄存器存储器104进行后门访问。

在一些实施例中，针对AXI从设备接口的通用验证平台100采用UVM验证方法学和硬件描述语言SV完成。

图2是基于图1所示的针对AXI从设备接口的通用验证平台100的验证方法，如图2所示，包括以下步骤：

在框210，配置通用验证平台参数以及AXI从设备信息；

在一些实施例中，所述参数包括UVM_REG_DATA_WIDTH,UVM_REG_ADDR_WIDTH，以便于适应于不同总线位宽；

在一些实施例中，用户根据待验证AXI从设备的信息，在表格中配置所述AXI从设备的总线位宽、地址位宽、总线ID位宽、寄存器、存储器地址信息以及读写属性信息，支持(8bits，16bits，32bits，64bits，128bits，256bits，512bits，1024bits总线位宽配置)，支持多地址寄存器存储器空间配置，以使用脚本自动生成针对特定AXI从设备的验证平台，大大提高了平台的可重用性。

在框220，利用脚本生成针对从设备接口的通用验证平台；

在一些实施例中，使用脚本自动生成针对特定AXI从设备的验证平台，所述脚本读入含有从设备内部寄存器存储器信息的表格，并根据所述从设备内部寄存器存储器信息生成对应的寄存器模型106。

在一些实施例中，针对从设备接口的通用验证平台100如上述实施例所述包括：AXI序列器模块102、虚拟序列发送器模块104、寄存器模型106、AXI系统环境108、转换器110、AXI总线接口112、测试用例模块114；AXI系统环境108包括AXI总线代理202、参考模型204、计分板206。AXI总线代理202包括AXI序列发送器模块302、AXI总线驱动器304和AXI监视器306。具体在此不再赘述。

在框230，启动所述针对从设备接口的通用验证平台，根据UVM_TESTNAME产生测试实例；

在一些实施例中，测试用例模块114用于实例化所述验证平台，与对应的测试用例实例密切相关，接收用户输入的UVM_TEST_NAME以指定运行的具体测试用例，用于实例化针对从设备接口的通用验证平台100。

在框240，采用pahse机制自动化运行各个测试过程；

在一些实施例中，依次执行build_phase，顺序执行UVM树各节点的connect_pahse、main_phase等；

在一些实施例中，针对从设备接口的通用验证平台100为UVM树形层级，以树形的组织结构来管理针对从设备接口的通用验证平台100的各个部分。在build_phase中构建整个UVM树，然后安装UVM树的结构运行程序。

如图3所示，所述UVM树，以测试用例模块114为根节点；以虚拟序列发送器模块104、寄存器模型106、AXI系统环境108、转换器110为子节点，以AXI总线代理202、参考模型204、计分板206作为AXI系统环境108的子节点；以AXI序列发送器模块302、AXI总线驱动器304和AXI监视器306为AXI总线代理202的子节点。

在一些实施例中，通过AXI系统环境108完成AXI总线代理202、参考模型204、计分板206的实例化。

在一些实施例中，通过AXI总线代理202完成AXI序列发送器模块302、AXI总线驱动器304和AXI监视器306的实例化，建立各模块之间的TLM通信机制，根据UVM_IS_ACTIVE的值来判断是否实例化AXI监视器306。

在一些实施例中，虚拟序列发送器模块104，用于一系列测试用例执行的调度，为AXI序列器模块102指定对应的序列发生器，通过start函数指定，并通过raise_objection和drop_objection控制测试任务的开始和结束。

在一些实施例中，AXI序列器模块102根据虚拟序列发送器模块104指定的序列发生器，产生随机化受约束的测试事务包序列，测试事务包内容包括，读写类型(单次写，BURST写，单次读，burst读)，读写地址，读写长度，读写SIZE，写数据，读数据，所述测试事务包序列还包含对AXI从设备内部寄存器的读写，内部存储器的读写操作。

在一些实施例中，寄存器模型106接收所述测试事务包并映射到从设备内部寄存器以及存储器。其中，寄存器模型106为针对AXI从设备接口的通用验证平台100提供待测从设备寄存器存储器的访问接口，可根据需要进行前门访问和后门访问，接收寄存器存储器读写请求并映射到从设备内部寄存器以及存储器。

在一些实施例中，转换器110将寄存器模型106的前门读写请求转化为AXI总线驱动器304支持的类型才能使用，模块内包含两个函数，reg2bus()和bus2reg()。reg2bus主要在通过寄存器模型进行前门写操作时，完成数据类型向AXI总线类型的转换；bus2reg完成通过寄存器模型106进行前门读操作时，完成AXI数据类型向寄存器数据类型的转换。

AXI总线驱动器304接收AXI序列器模块102的测试序列或者寄存器模型106的读写请求信息，根据读写类型、读写地址、读写长度、读写SIZE信息，驱动AXI总线接口112对从设备进行寄存器存储器读写，同时将读取的数据进行处理，返回给寄存器模型106和AXI序列器模块102。AXI总线的ready采用随机化处理，用以模拟真实验证环境。写请求写数据分开发送，在写请求发送时，将AXI写数据、AXI写地址、AXI写长度、AXI写SIZE存入队列中，当队列不为空时，根据AXI写地址、AXI写长度、AXI写SIZE等信息按照AXI时序要求，将写数据请求按照AXI时序要求发出。在不同总线位宽以及AXI读写SIZE下，需要针对AXI读写数据进行处理，使用函数实现对应的功能。

AXI监视器306监测所述AXI总线接口信息，将写请求，写数据请求，写回复，读请求，读回复进行计数，比对计数结果。同时将读写数据信息打印到LOG文件中。

在框250，结束仿真验证，统计测试实例结果。

在一些实施例中，当所有phase执行完毕，结束仿真验证；由于测试用例较多且日志信息杂乱庞大，当所述测试用例验证完成后，通过脚本抓取并统计所述LOG文件中的关键信息，输出各个测试用例的测试结果。

根据本公开的实施例，实现了以下技术效果：

即使从设备功能修改，总线位宽发生变化，测试地址空间较多且不连续，内部寄存器存储器读写属性不同，也只需简单的配置测试用例参数即可继续使用，大幅提高了环境的可重用性，提高了验证效率；

使用大量的随机化激励，随机读写从设备寄存器存储器，每次burst读写长度随机；

实现了读写数据比对，并实现了代码覆盖率的统计；

使用脚本提取日志关键信息，自动检查测试结果，增加了验证的可靠性。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (10)

1.一种针对AXI从设备接口的通用验证平台，其特征在于，包括：

AXI序列器模块、虚拟序列发送器模块、寄存器模型、AXI系统环境、转换器、AXI总线接口、测试用例模块；其中，

所述测试用例模块用于根据测试用例实例化所述针对AXI从设备接口的通用验证平台；

所述虚拟序列发送器模块，用于测试用例执行的调度，为AXI序列器模块指定对应的序列发生器；

所述AXI序列器模块，用于根据所述虚拟序列发送器模块指定的序列发生器，产生随机化受约束的测试事务包；

所述AXI系统环境，用于完成所述针对AXI从设备接口的通用验证平台中各个组件的实例化，包括AXI总线代理、参考模型、计分板；

所述AXI总线代理包括AXI序列发送器模块、AXI总线驱动器和AXI监视器；用于完成所述AXI序列发送器模块、AXI总线驱动器和AXI监视器的实例化，建立各模块之间的TLM通信机制；

所述AXI序列发送器模块，用于将所述测试事务包发送到所述AXI总线驱动器以驱动所述AXI总线接口对AXI从设备进行内部寄存器存储器读写；

所述AXI监视器监测所述AXI总线接口，将写请求、写数据请求、写回复、读请求、读回复进行计数，比对计数结果；同时将读写数据信息打印到日志文件中；

所述寄存器模型，用于为所述针对AXI从设备接口的通用验证平台提供待测设计寄存器存储器的访问接口，接收所述测试事务包并映射到AXI从设备内部寄存器以及存储器；

所述转化器，用于将所述寄存器模型的前门读写请求转化为所述AXI总线驱动器可识别的测试事务包，以发起满足AXI协议的读写请求；同时将读取的数据转换为所述寄存器模型可识别的类型，返回到所述寄存器模型。

2.根据权利要求1所述的通用验证平台，其特征在于，

所述AXI序列器模块还用于对任意总线位宽下所述AXI总线接口读写数据进行比。

3.根据权利要求1所述的通用验证平台，其特征在于，

所述AXI总线驱动器用于接收所述AXI序列器模块的测试事务包或者所述寄存器模型的读写请求信息，根据所述测试事务包中包括的读写类型、读写地址、读写长度、读写SIZE信息，驱动所述AXI总线接口对AXI从设备进行内部寄存器存储器读写，同时将读取的数据进行处理，返回给所述寄存器模型和所述AXI序列器模块。

4.根据权利要求1所述的通用验证平台，其特征在于，

所述寄存器模型是由脚本读入含有从设备内部寄存器存储器信息的表格，并根据表格的内容生成的。

5.根据权利要求4所述的通用验证平台，其特征在于，

所述表格中配置有所述AXI从设备的总线位宽、地址位宽、总线ID位宽、寄存器、存储器地址信息以及读写属性信息。

6.根据权利要求1所述的通用验证平台，其特征在于，

所述AXI序列器模块，用于对AXI从设备进行可读写寄存器存储器进行测试，还用于对AXI从设备进行只读只写寄存器和存储器测试。

7.根据权利要求4所述的通用验证平台，其特征在于，

所述脚本还配置有UVM环境内部参数；还用于抓取统计所述日志文件的关键信息，输出所述测试用例的测试结果。

8.一种根据权利要求1-7所述针对AXI从设备接口的通用验证平台的通用验证方法，其特征在于，包括：

配置通用验证平台参数以及AXI从设备信息；

利用脚本生成针对从设备接口的通用验证平台；

启动所述针对从设备接口的通用验证平台，产生测试实例；

采用pahse机制自动化运行UVM树各节点测试过程；

结束仿真验证，统计测试实例结果。

9.根据权利要求8所述的通用验证方法，其特征在于，配置通用验证平台参数以及AXI从设备信息包括：

在脚本中配置所述通用验证平台参数；在表格中配置所述AXI从设备的总线位宽、地址位宽、总线ID位宽、寄存器、存储器地址信息以及读写属性信息。

10.根据权利要求8所述的通用验证方法，其特征在于，

所述UVM树，以测试用例模为根节点；以虚拟序列发送器模块、寄存器模型、AXI系统环境、转换器为子节点，以AXI总线代理、参考模型、计分板作为AXI系统环境的子节点；以AXI序列发送器模块、AXI总线驱动器和AXI监视器为AXI总线代理的子节点。

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