CN114239478A - 一种基于UVM的spi接口存储单元控制器的验证平台及验证方法 - Google Patents

Abstract

一种基于UVM的spi接口存储单元控制器的验证平台，按照单线、四线和八线模式以及搭载的不同ahb、axi总线以及command和xip访问方式，划分成不同的验证激励，可实现不同工作模式的调用和混合模式的使用；当spi接口存储单元控制器有设计更新时，也可实现更快更好的进行移植和复用。本发明采用独立封装amba axi写通道代理模块、amba axi读通道代理模块和amba ahb代理模块，使其可以广泛的应用于其他带有此种协议的模块验证平台，减少调试工作量，节省开发周期，同时也可以灵活便捷的实现当前验证平台总线接口的更换。

Description

一种基于UVM的spi接口存储单元控制器的验证平台及验证 方法

技术领域

本发明公开一种基于UVM的spi接口存储单元控制器的验证平台及验证方法，属于安全芯片的技术领域。

背景技术

随着芯片规模的增大和对数据传输速率要求的提高，对于外部挂载的存储单元的传输速率要求也一再提高。为了提高存储单元与芯片系统间的数据传输速率，需要更新迭代操作模式，以便用于不同的工作场景。

芯片系统与外部存储单元进行通信时，多采用经过内部控制器将片内信号直接转换成符合外部存储协议的信号输出。目前比较常用的spi接口的存储单元，如spi flash和psram，基本支持单线、四线和八线模式；八线模式算是比较先进的模块，相应的控制器为了提高片上系统和存储单元之间的传输速率，就需要添加新的功能单元，支持不同的命令解析和传输模式，同时基于不同的传输模式选择还有与之对应的不同命令、不同信号时序和可支持的最高频率要求，会造成内部控制器的功能复杂化和多样化。同时，对于控制器的验证工作需要覆盖的命令和模式组合也比较巨大，需要构造大量的验证用例。但传统的验证，采用整体的验证方式，不能更好的针对各种模式进行有区别的验证，在面对新功能的添加时，移植性和复用性较差。

综上，针对芯片系统对外部存储单元数据传输速率提升的需求，片上控制器需要更多的兼容外部存储单元的协议，这就导致控制器功能越来越复杂，验证的工作量也随之提高，同时一旦后期有新的技术标准更新时，验证还需要进行新功能的迭代。

所以，研发一种spi接口存储单元控制器(本申请简称为被验证模块)的验证平台提出根据不同模式进行单项验证的方法，实现在面对技术更新时也能具有较高的复用性，提高验证的工作效率，成为本技术领域所关注技术内容

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种基于UVM的spi接口存储单元控制器的验证平台。

本发明还公开了一种上述验证平台进行验证的方法。

发明概述：

本发明按照单线、四线和八线模式以及搭载的不同ahb、axi总线以及command和xip访问方式，划分成不同的验证激励，可实现不同工作模式的调用和混合模式的使用；当spi接口存储单元控制器有设计更新时，也可实现更快更好的进行移植和复用。

本发明详细的技术方案如下：

一种基于UVM的spi接口存储单元控制器的验证平台，其特征在于，包括：约束模块、代理模块和参考模型；所述代理模块分别与所述参考模型和被验证模块连接，并通过被验证模块与flash模块和psram模块连接；

所述代理模块采用独立的amba axi写通道代理模块、amba axi读通道代理模块和amba ahb代理模块，此设计采用独立的axi_write_agent、axi_read_agent和ahb_agent封装，使其可以更灵活的实现总线的替换、更新和混合使用；

通过所述约束模块用于按照单线、四线和八线模式构建操作函数，即约束构建，所述约束构建将对被验证模块(接口存储单元控制器)的功能验证提前进行划分，实现对外部存储单元的分模式通信，可进行定向单一模式通信或者混合模式切换通信；

所述约束模块还用于选择command口(ahb的slave端接口)或者xip(DirectAddress Mapped Read,直接地址映射)操作(axi的salve端接口)进行通信，可以快速的实现特定功能的移植，更换总线或者更新控制器功能时，可以更好的实现复用。

根据本发明优选的，所述约束模块包括对axi信号的约束模块和对ahb信号的约束模块；

所述amba axi写通道代理模块用于发送符合axi协议的写控制信号和写数据；所述amba axi读通道代理模块用于发送符合axi协议的读控制信号和收读数据；所述ambaahb代理模块用于发送符合ahb协议的读写控制信号和收发读写数据；

所述参考模型用于模拟实现被验证模块(接口存储单元控制器)与flash和psram间的数据传输，通过针对不同的通信外设构建相对应的memory,记录对应的读写数据，并实现模拟的传输数据和实际与外部设备传输数据的对比；

所述对axi信号的约束模块分别与所述amba axi写通道代理模块和ambaaxi读通道代理模块连接；所述对ahb信号的约束模块与amba ahb代理模块连接。

一种上述验证平台进行验证的方法，其特征在于，包括：

1)建立amba axi写通道代理模块、amba axi读通道代理模块和amba ahb代理模块：根据对应的AMBA总线协议时序要求，生成相应的写控制信号，写数据，读控制信号，按照约束模块的约束条件，输出给被验证模块，实现对被验证模块的配置和读写；

2)约束模块进行配置类约束和功能型约束

在约束模块中，分别构建针对ahb和axi的配置类约束，包括不同的burst(批量传输类型)，len(传输长度)，size(数据位宽)，addr(地址)，data_cnt(传输数据总量)；通过调用配置类约束，构建不同类型的功能型约束，包括擦除flash的约束函数、写flash的约束函数、读flash的约束函数、配置falsh内部模式的约束函数、写使能约束函数和读flash内部状态的约束函数；所述功能型约束按照单线，四线单沿数据采样，四线双沿数据采样，八线单沿数据采样和八线双沿数据采样的类型进行不同组合；根据command和xip两种通信操作、结合各功能型函数保留有不定数量的输入控制信号，以配置传输的起始地址、数据量、传输频率、外部存储单元类型(flash或者psram),外部片选信号、传输dummy_cycle、当前模式选择的命令以及相对应的特殊时序要求；

3)调用功能型约束函数的方法

3-1)若当前采用ahb作为控制器搭载的总线，则调用对ahb信号的约束模块中的约束函数；

采用command口方式时，配置读写的数据总量；采用xip操作方式是则不需要配置读写的数据总量；

调用约束函数通过amba ahb代理模块实现对信号的约束，生成符合ahb时序的信号输出给被验证模块，经由被验证模块转换成符合外部存储单元类型协议的信号，与外部存储单元类型进行通信，实现对外部存储单元类型的配置，擦除或读写；

amba ahb代理模块同时输出信号传输给参考模型，所述参考模型根据收到的信号进行控制信息和写数据的记录；

从外部存储单元经由被验证模块读取回来的数据，通过amba ahb代理模块传输给参考模型，所述参考模型根据记录的控制信息，对比memory相应地址的数据和收到的数据，以验证被验证模块行为的正确性；

3-2)若当前采用axi作为控制器搭载的总线，则调用对axi信号的约束模块中的功能型函数，步骤操作原理如步骤3-1)；

3-3)若当前需要采用其他类型的总线，则仅需要添加新总线的配置类函数，采用相同的函数名时，则上述的功能型函数可以重复使用，不需要再次构建。

根据本发明优选的，所述验证平台进行验证的方法还包括模式切换方法，用于利用功能型函数实现单线、四线和八线之间的模式切换；还用于command口和xip操作之间的模式切换。

根据本发明优选的，所述验证平台进行验证的方法还包括：通过功能函数的调用实现所述外部存储单元支持多种模式；

还包括：当外部存储单元更新技术和模式时，通过对配置类函数的调用，生成新的功能型函数，以进行新功能的迭代。

本发明的技术优势在于：

1、本发明采用独立封装amba axi写通道代理模块、amba axi读通道代理模块和amba ahb代理模块，使其可以广泛的应用于其他带有此种协议的模块验证平台，减少调试工作量，节省开发周期，同时也可以灵活便捷的实现当前验证平台总线接口的更换。

2、本发明采用独立的配置约束，加大了随机的可能性，函数调用更加方便清晰。

3、本发明按照外部存储单元的不同模式和命令，封装了独立的功能型约束函数，功能清晰，调用灵活，复用性，移植性和迭代性强。

附图说明

图1是本发明所述验证平台示意图；

在图1中，

AXI:Advanced eXtensible Interface,先进可扩展接口；

AHB:Advanced High Performance Bus,高级高性能外围总线；

SPI:Serial Peripheral Interface串行外设接口；

axi_operate：对axi信号的约束模块，用于生成对axi信号的约束，按照单线、四线和八线模式构建操作函数；

ahb_operate：对ahb信号的约束模块，用于生成对ahb信号的约束，按照单线、四线和八线模式构建操作函数；

axi_write_agent：amba axi写通道代理模块，发送符合axi协议的写控制信号和写数据；

axi_read_agent：amba axi读通道代理模块，发送符合axi协议的读控制信号和收读数据；

ahb_agent：amba ahb代理模块，发送符合ahb协议的读写控制信号和收发读写数据；

reference：参考模型，针对不同外设构建memory,记录控制信息和读写数据，实现与控制器读写flash和psram数据的对比；

spi_mem_ctrl：被验证模块，spi接口存储单元控制器；

flash：flash模块，又称闪存，是一种非易失性存储器；

psram：psram模块，Pseudo static random access memory伪静态随机存储器。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

如图1所示。axi_operate和ahb_operate部分的功能为：根据不同的工作模式和访问端口，对ahb和axi的信号进行约束，并构建不同功能的约束函数，输出给axi_write_agent、axi_read_agent和ahb_agent,并通过这三个代理生成符合axi和ahb的信号组，输出给需要验证的控制器(spi_mem_ctrl)和参考模型(reference)，最终通过控制器转换并生成给外部的测试模型flash或者psram的信号组。参考模型部分进行部分控制信号的记录，写数据的记录和读数据的对比。

一种基于UVM的spi接口存储单元控制器的验证平台，包括：约束模块、代理模块和参考模型；所述代理模块分别与所述参考模型和被验证模块连接，并通过被验证模块与flash模块和psram模块连接；

所述代理模块采用独立的amba axi写通道代理模块、amba axi读通道代理模块和amba ahb代理模块，此设计采用独立的axi_write_agent、axi_read_agent和ahb_agent封装，使其可以更灵活的实现总线的替换、更新和混合使用；

通过所述约束模块用于按照单线、四线和八线模式构建操作函数，即约束构建，所述约束构建将对被验证模块(接口存储单元控制器)的功能验证提前进行划分，实现对外部存储单元的分模式通信，可进行定向单一模式通信或者混合模式切换通信；

所述约束模块还用于选择command口(ahb的slave端接口)或者xip(DirectAddress Mapped Read,直接地址映射)操作(axi的salve端接口)进行通信，可以快速的实现特定功能的移植，更换总线或者更新控制器功能时，可以更好的实现复用。

所述约束模块包括对axi信号的约束模块和对ahb信号的约束模块；

所述amba axi写通道代理模块用于发送符合axi协议的写控制信号和写数据；所述amba axi读通道代理模块用于发送符合axi协议的读控制信号和收读数据；所述ambaahb代理模块用于发送符合ahb协议的读写控制信号和收发读写数据；

所述参考模型用于模拟实现被验证模块(接口存储单元控制器)与flash和psram间的数据传输，通过针对不同的通信外设构建相对应的memory,记录对应的读写数据，并实现模拟的传输数据和实际与外部设备传输数据的对比；

所述对axi信号的约束模块分别与所述amba axi写通道代理模块和ambaaxi读通道代理模块连接；所述对ahb信号的约束模块与amba ahb代理模块连接。

实施例2、

一种如实施例1所述验证平台进行验证的方法，包括：

1)建立amba axi写通道代理模块、amba axi读通道代理模块和amba ahb代理模块：根据对应的AMBA总线协议时序要求，生成相应的写控制信号，写数据，读控制信号，按照约束模块的约束条件，输出给被验证模块，实现对被验证模块的配置和读写；

2)约束模块进行配置类约束和功能型约束

在约束模块中，分别构建针对ahb和axi的配置类约束，包括不同的burst(批量传输类型)，len(传输长度)，size(数据位宽)，addr(地址)，data_cnt(传输数据总量)；通过调用配置类约束，构建不同类型的功能型约束，包括擦除flash的约束函数、写flash的约束函数、读flash的约束函数、配置falsh内部模式的约束函数、写使能约束函数和读flash内部状态的约束函数；所述功能型约束按照单线，四线单沿数据采样，四线双沿数据采样，八线单沿数据采样和八线双沿数据采样的类型进行不同组合；根据command和xip两种通信操作、结合各功能型函数保留有不定数量的输入控制信号，以配置传输的起始地址、数据量、传输频率、外部存储单元类型(flash或者psram),外部片选信号、传输dummy_cycle、当前模式选择的命令以及相对应的特殊时序要求；

在本实施例中，在ahb_operate和axi_operate中，分别构建不同的ahb和axi配置类约束，包括不同的burst(批量传输类型)，len(传输长度)，size(数据位宽)，addr(地址)，data_cnt(传输数据总量)；通过调用配置类约束，构建不同类型的功能型约束：1)擦除flash的约束函数，2)写flash的约束函数，3)读flash的约束函数，4)配置falsh内部模式的约束函数，5)写使能约束函数，6)读flash内部状态的约束函数。上述功能型约束函数又按照单线，四线单沿数据采样，四线双沿数据采样，八线单沿数据采样，八线双沿数据采样的类型进行不同的构造，同又区分command和xip两种通信操作，各功能型函数保留有不定数量的输入控制信号，可以灵活配置传输的数据量，传输频率，外部存储单元类型(flash或者psram),当前模式选择的命令以及相对应的特殊时序要求；

3)调用功能型约束函数的方法

3-1)若当前采用ahb作为控制器搭载的总线，则调用对ahb信号的约束模块中的约束函数；

采用command口方式时，配置读写的数据总量；采用xip操作方式是则不需要配置读写的数据总量；

通过amba ahb代理模块中实现对信号的约束，生成符合ahb时序的信号输出给被验证模块，经由被验证模块转换成符合外部存储单元类型协议的信号，与外部存储单元类型进行通信，实现对外部存储单元类型的配置，擦除或读写；

amba ahb代理模块同时输出信号传输给参考模型，所述参考模型根据收到的信号进行控制信息和写数据的记录；

从外部存储单元经由被验证模块读取回来的数据，通过amba ahb代理模块传输给参考模型，所述参考模型根据记录的控制信息，对比memory相应地址的数据和收到的数据，以验证被验证模块行为的正确性；

3-2)若当前采用axi作为控制器搭载的总线，则调用对axi信号的约束模块中的功能型函数，步骤操作原理如步骤3-1)；

3-3)若当前需要采用其他类型的总线，则仅需要添加新总线的配置类函数，采用相同的函数名时，则上述的功能型函数可以重复使用，不需要再次构建。

本实施例以与flash模块进行通信为例：

若当前采用ahb作为控制器搭载的总线，则调用ahb_operate中构建的功能型约束函数。采用command方式时，需要配置读写的数据总量，xip方式则不需要。调用相对应的函数，即可通过在ahb_agent中实现对信号的约束，生成符合ahb时序的信号输出给spi_mem_ctrl控制器，经由控制器转换成符合flash协议的信号，与flash进行通信，实现对flash的配置，擦除或读写。ahb_agent会同时输出信号传输给参考模型reference，reference会根据收到的信号进行控制信息和写数据的记录。从flash经由spi_mem_ctrl控制器读取回来的数据，会通过ahb_agent传输给reference，reference会根据记录的控制信息，对比memory相应地址的数据和收到的数据，以验证控制器行为的正确性。

若当前采用axi作为控制器搭载的总线，则可以调用axi_operate中的功能型函数，具体操作与步骤3-1)类似。

若当前需要采用其他类型的总线，则只需要添加新总线的配置型函数，采用相同的函数名，则上述的功能型函数可以重复使用，不需要再次构建。

实施例3、

如实施例2所述验证平台进行验证的方法还包括模式切换方法，用于利用功能型函数实现单线、四线和八线之间的模式切换；还用于command口和xip操作之间的模式切换。

实施例4、

如实施例2、3所述验证平台进行验证的方法还包括：通过功能函数的调用实现所述外部存储单元支持多种模式；

还包括：当外部存储单元更新技术和模式时，通过对配置类函数的调用，生成新的功能型函数，以进行新功能的迭代。

本实施例中，若挂载的flash支持的模式有限，可以有选择性的进行功能函数的调用；若是flash更新技术和模式，同样可以调用配置类型函数，生成新的功能型函数，进行新功能的迭代。

Claims (5)

1.一种基于UVM的spi接口存储单元控制器的验证平台，其特征在于，包括：约束模块、代理模块和参考模型；所述代理模块分别与所述参考模型和被验证模块连接，并通过被验证模块与flash模块和psram模块连接；

所述代理模块采用独立的amba axi写通道代理模块、amba axi读通道代理模块和ambaahb代理模块，此设计采用独立的；

通过所述约束模块用于按照单线、四线和八线模式构建操作函数，即约束构建；

所述约束模块还用于选择command口或者xip操作进行通信。

2.根据权利要求1所述的一种基于UVM的spi接口存储单元控制器的验证平台，其特征在于，所述约束模块包括对axi信号的约束模块和对ahb信号的约束模块；

所述amba axi写通道代理模块用于发送符合axi协议的写控制信号和写数据；所述amba axi读通道代理模块用于发送符合axi协议的读控制信号和收读数据；所述amba ahb代理模块用于发送符合ahb协议的读写控制信号和收发读写数据；

所述参考模型用于模拟实现被验证模块与flash和psram间的数据传输，通过针对不同的通信外设构建相对应的memory,记录对应的读写数据，并实现模拟的传输数据和实际与外部设备传输数据的的对比；

所述对axi信号的约束模块分别与所述amba axi写通道代理模块和amba axi读通道代理模块连接；所述对ahb信号的约束模块与amba ahb代理模块连接。

3.一种如权利要求1或2所述验证平台进行验证的方法，其特征在于，包括：

1)建立amba axi写通道代理模块、amba axi读通道代理模块和amba ahb代理模块：根据对应的AMBA总线协议时序要求，生成相应的写控制信号，写数据，读控制信号，按照约束模块的约束条件，输出给被验证模块，实现对被验证模块的配置和读写；

2)约束模块进行配置类约束和功能型约束

在约束模块中，分别构建针对ahb和axi的配置类约束；通过调用配置类约束，构建不同类型的功能型约束，包括擦除flash的约束函数、写flash的约束函数、读flash的约束函数、配置falsh内部模式的约束函数、写使能约束函数和读flash内部状态的约束函数；所述功能型约束按照单线，四线单沿数据采样，四线双沿数据采样，八线单沿数据采样和八线双沿数据采样的类型进行不同组合；根据command和xip两种通信操作、结合各功能型函数保留有不定数量的输入控制信号，以配置传输的起始地址、数据量、传输频率、外部存储单元类型(flash或者psram),外部片选信号、传输dummy_cycle、当前模式选择的命令以及相对应的特殊时序要求；

3)调用功能型约束函数的方法

3-1)若当前采用ahb作为总线，则调用对ahb信号的约束模块中的约束函数；

采用command口方式时，配置读写的数据总量；采用xip操作方式是则不需要配置读写的数据总量；

通过amba ahb代理模块中实现对信号的约束，生成符合ahb时序的信号输出给被验证模块，经由被验证模块转换成符合外部存储单元类型协议的信号，与外部存储单元类型进行通信，实现对外部存储单元类型的配置，擦除或读写；

amba ahb代理模块同时输出信号传输给参考模型，所述参考模型根据收到的信号进行控制信息和写数据的记录；

从外部存储单元经由被验证模块读取回来的数据，通过amba ahb代理模块传输给参考模型，所述参考模型根据记录的控制信息，对比memory相应地址的数据和收到的数据，以验证被验证模块行为的正确性；

3-2)若当前采用axi作为总线，则调用对axi信号的约束模块中的功能型函数，步骤操作原理如步骤3-1)；

3-3)若当前需要采用其他类型的总线，则仅需要添加新总线的配置类函数，采用相同的函数名时，则上述的功能型函数可以重复使用，不需要再次构建。

4.根据权利要求3所述的验证的方法还包括模式切换方法，用于利用功能型函数实现单线、四线和八线之间的模式切换；还用于command口和xip操作之间的模式切换。

5.根据权利要求3所述的验证的方法还包括模式切换方法，还包括：通过功能函数的调用实现所述外部存储单元支持多种模式；

还包括：当外部存储单元更新技术和模式时，通过对配置类函数的调用，生成新的功能型函数，以进行新功能的迭代。

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