CN114567569A - 一种PCIe仿真数据可视化方法、系统、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PCIe仿真数据可视化方法、系统、设备及介质，将PCIe事务可视化显示在平台中，解决了在调试工作中的困难，显著提高了调试的准确度和PCIe仿真验证效率。包括如下步骤：采集所有PCIe设备的PCIe串行码并解析为并行码流；根据协议规定对并行码流进行三层协议的解包，获取三层的事务流信息，其中，三层分为物理层、数据链路层和事务层；根据获取的事务流信息构建所有PCIe设备的网络拓扑结构；基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板，对构建的网络拓扑结构进行可视化处理，实现PCIe仿真数据可视化。

Description

一种PCIe仿真数据可视化方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及集成电路设计验证技术领域，具体为一种PCIe仿真数据可视化方法、系统、设备及介质。
背景技术
随着大数据时代的到来，海量数据需要处理，处理器、存储体等都要进行相应提升，同时对总线的带宽和速率的需求也越来越高。传统的并行总线只能在时钟频率和总线位宽上进行升级但是其瓶颈也越来越大，高速率导致的线间串扰，时钟和数据的时序要求等都限制了其吞吐率的提升。目前系统中常用的总线协议为PCIe，USB，Sata，RapidIO等高速串型总线。PCIe属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。PCIe交由PCI-SIG(PCI特殊兴趣组织)认证发布后改名为“PCI-Express”，简称“PCI-e”。PCIe的主要优势就是数据传输速率高，而且还有相当大的发展潜力。PCI Express是一种分层协议，由事务层，数据链路层和物理层组成。数据链路层被细分为包括媒体访问控制(MAC)子层。物理层被细分为逻辑和电子子层。物理逻辑子层包含物理编码子层(PCS)。
PCIe的特点决定了在PCIe芯片开发过程中对于PCIe事务的调试和查看异常困难，验证工程师在调试中无法直观的看到各个层事务包在系统中的传递情况，也不能准确定位事务，对于交叉开关类电路查看事务路由情况则更甚，调试工作难度较大。
现有的PCIe仿真验证技术中对于事务的查看基本都是基于波形加仿真记录文件的形式。这种传统的验证方法效率低，准确性差，需要验证工程师在海量的记录中查看自己需要的信息。在复杂的系统结构中，比如路由器的项目中，上下游挂接的设备很多，在仿真记录文件中所有设备的事务流都混杂在一起，很难查看每个设备的事务流。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种PCIe仿真数据可视化方法、系统、设备及介质，将PCIe事务可视化显示在平台中，解决了在调试工作中的困难，显著提高了调试的准确度和PCIe仿真验证效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种PCIe仿真数据可视化方法，包括如下步骤：
采集所有PCIe设备的PCIe串行码并解析为并行码流；
根据协议规定对并行码流进行三层协议的解包，获取三层的事务流信息，其中，三层分为物理层、数据链路层和事务层；
根据获取的事务流信息构建所有PCIe设备的网络拓扑结构；
基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板，对构建的网络拓扑结构进行可视化处理，实现PCIe仿真数据可视化。
优选地，所述获取三层的事务流信息包括获取PCIe设备的事务发生时间以及PCIe设备的访问地址。
优选地，所述基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板后，还包括：
按照不同层的事务类型对获取的事务流信息进行分类。
优选地，所述基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板后，还包括：
对PCIe设备的事务流信息按照时间先后进行排序。
优选地，所述基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板后，还包括对待调试设备进行检索定位，检索定位包括：
在可视化面板输入关键词直接查找到待调试设备的具体位置，点击待调试设备，可视化面板显示出待调试设备的事务流信息，其中，关键词包括待调试设备的特定时间或特定地址。
优选地，所述根据协议规定对并行码流进行三层协议的解包中还包括对协议规定错误进行检查并纠错的步骤。
一种PCIe仿真数据可视化系统，包括：
解码模块，用于采集所有PCIe设备的PCIe串行码并解析为并行码流；
解包模块，用于根据协议规定对并行码流进行三层协议的解包，获取三层的事务流信息，其中，三层分为物理层、数据链路层和事务层；
网络拓扑结构构建模块，用于根据获取的事务流信息构建所有PCIe设备的网络拓扑结构；
可视化搭建模块，用于基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板，对构建的网络拓扑结构进行可视化处理，实现PCIe仿真数据可视化。
优选地，所述可视化搭建模块包括分类模块，分类模块用于按照不同层事务的类型对获取的事务流信息进行分类。
一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种PCIe仿真数据可视化方法，通过基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板用以显示出PCIe设备的相关事务流信息，能够将复杂的波形和文本记录转化为界面友善的图形化界面；实现了PCIe协议的分层事务查看，剥离了事务层、数据链路层和物理层的包；支持多PCIe设备环境，根据输入数据可以形成多设备环境的拓扑图，分别点击拓扑图中的设备便可以显示出该设备的事务流。本发明所述的可视化方法解决了传统验证调试工作中效率慢，可观测性低等诸多问题，大大提升了调试速度和准确度，优化PCIe仿真验证效率。
附图说明
图1为本发明PCIe仿真数据可视化方法的步骤流程图；
图2为本发明PCIe仿真数据可视化系统的结构框图；
图3为本发明实施例中实现可视化方法的结构模块图。
图中，serdes解码模块1，物理层解包模块2，数据链路层解包模块3，事务层解包模块4，网络结构分析模块5，可视化组件6，事务列表组件7，筛选模块8，仿真器9。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，本发明一种PCIe仿真数据可视化方法，采用了如下技术方案，包括如下步骤：
采集所有PCIe设备的PCIe串行码并解析为并行码流；
根据协议规定对并行码流进行三层协议的解包，获取三层的事务流信息，其中，三层分为物理层、数据链路层和事务层；
根据获取的事务流信息构建所有PCIe设备的网络拓扑结构；
基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板，对构建的网络拓扑结构进行可视化处理，实现PCIe仿真数据可视化。
本发明提供一种PCIe仿真数据可视化方法，通过基于python的tkinter模块搭建可视化面板用以显示出PCIe设备的相关事务流信息，能够将复杂的波形和文本记录转化为界面友善的图形化界面；实现了PCIe协议的分层事务查看，剥离了事务层、数据链路层和物理层的包；支持多PCIe设备环境，根据输入数据可以形成多设备环境的拓扑图，分别点击拓扑图中的设备便可以显示出该设备的事务流。本发明所述的可视化方法解决了传统验证调试工作中效率慢，可观测性低等诸多问题，大大提升了调试速度和准确度，优化PCIe仿真验证效率。
如图2所示，本发明提供一种PCIe仿真数据可视化系统，用于实现上述所述的可视化方法，包括：
解码模块，用于采集所有PCIe设备的PCIe串行码并解析为并行码流；
解包模块，用于根据协议规定对并行码流进行三层协议的解包，获取三层的事务流信息，其中，三层分为物理层、数据链路层和事务层；
网络拓扑结构构建模块，用于根据获取的事务流信息构建所有PCIe设备的网络拓扑结构；
可视化搭建模块，用于基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板，对构建的网络拓扑结构进行可视化处理，实现PCIe仿真数据可视化。
本发明还提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现本发明所述方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明所述方法的步骤。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案具体实施过程包括以下步骤：
1.serdes解码模块。输入为PCIe串行差分信号。输出为经过解码后的并行数据。其中包括8b/10b,128b/130b解码模块，时钟恢复，对齐与位锁定功能，实现了phy层差分信号的解码，输出为并行的8b数据流。
2.物理层解包模块。输入为接收到的8b数据流数据。根据物理层协议对COMMA，TS1，TS2，Electrical Idle物理层包进行组包，组包后的信息存入数据库。同时将SDP开头的数据链路层包与STP开头的事务层包打包存入相应的队列中为下一层解包模块使用。
3.数据链路层解析模块。输入为从物理层解包模块输出的数据链路层包。根据数据链路层协议将包解析为对应的不同类型的数据链路层包格式，将包格式中的各个位域进行解析并存储为一个对应的包对象。最后形成包对象的队列存入数据库中。
4.事务层解析模块。输入为从物理层解包模块输出的事务层包。根据事务层包协议解析。将包按照不同的类型解析比如CFG，MEM，IO，MSG等。不同的包按照各自的包格式将各个位域解析并存储为一个对应的包对象。最后形成包对象的队列存入数据库中。
5.网络结构分析模块。根据事务层解析出的事务信息，将不同的设备进行网络分析。通过事务层的枚举信息，得到整个系统中各个PCIe设备的拓扑结构关系。得到的结构信息，通过Python的Tkinter模块进行可视化处理，画出树状结构图。
6.使用Python进行可视化组件的实现。调用Tkinter库搭建可视化界面，将事务详细列表与设备拓扑结构图显示在界面中。
7.事务筛选与显示模块。使用Python对数据库中的三层包队列进行筛选。通过选择不同的模式可以分别显示出三层的事务流信息，将关键的信息显示在显示列表中以便于设计师进行查看。筛选根据不同层事务的类型进行了分类筛选显示，例如事务层查看mem包或者io包等。精确筛选，输入关键字进行精确筛选，比如需要查看某个地址的操作，直接搜索地址便可以直接将对该地址的所有操作的事务进行显示。显示模块使用Python的Tkinter模块创建一个列表组件，将根据不同配置需要显示的包信息显示在列表组件中。
8.详细包信息展示模块。当在事务列表组件中选中一个包并双击的时候，该包的详细信息会展示在单独一个面板中，面板中会将该包的详细位域信息全部显示在面板中。
此外，本发明在此基础上可以额外设置过滤器，工程师可以分类进行查看或者直接搜索关键字进行快速检索；并且可以加入基本协议检查功能，对包错等基本协议错误直接进行检查；还可以针对交叉开关类设备加入数据流检查机制，根据配置情况分析出路由规则并实时检查数据流是否按照规则进行路由。
实施例
如图3所示，为本发明某一实施例中实现基于Python的PCIe仿真数据可视化方法的结构框图，其中，虚线内部为本发明所述的可视化系统结构，虚线外部为与其连接的其他模块。仿真器9采用通用的数字电路仿真器。
1号模块为serdes解码模块1，其数量为1，主要功能是将仿真器记录的PCIe串行码解析为并行码流。
2号模块为物理层解包模块2，其数量为1，主要功能是将1号模块解码的并行数据根据协议规定的物理层包定义，组包为物理层包结构。
3号模块为数据链路层解包模块3，其数量为1，主要功能是将1号模块解码的并行数据根据协议规定的数据链路层包定义，组包为数据链路层包结构。
4号模块为事务层解包模块4，其数量为1，主要功能是将1号模块解码的并行数据根据协议规定的事务层包定义，组包为事务层包结构。
5号模块为网络结构分析模块5，其数量为1，主要功能是根据分析出的仿真事务信息，根据枚举信息分析出网络拓扑结构。
6号模块为可视化组件6，其数量为1，主要功能是通过Python的Tkinter模块生成可视化的面板结构，上述分析出的各种包信息和网络拓扑结构将会展示在面板上。
7号模块为事务列表组件7，其数量为1，主要功能是展示网络中设备的详细事务流，以时间先后进行排序。
8号模块为筛选模块8，其数量为1，主要功能是根据配置从事务流中筛选出特定的一组包或者一个包。
本发明所述的结构，可用于PCIe的仿真验证工作中，特别适用于大型soc电路和PCIe交叉开关设备结构复杂，数据量巨大的芯片验证工作中。
在某SOC芯片验证工作中，PCIe接口可以作为RC或者EP使用，并且需要配置其他模块进行大数据量和复杂上层包格式数据的传输。验证中进行调试时，使用该发明对PCIe仿真数据进行可视化处理。可以清晰的从事务面板上看到整个仿真过程的数据流，MEM的读写，枚举阶段的CFG读写信息。调试具体场景的时候，通过筛选模块搜索特定时间的包，或者特定地址的包信息可以快速高效的进行问题定位。
在某款PCIe交换开关电路的验证工作中，上游挂接一个RC，下游挂接7个EP。首先RC要进行设备枚举，分配所有EP的BDF信息，再分配存储资源。随后进行大数据量的随机路由测试，每个设备的数据量都在100包以上，包长度在1-4k byte内随机。如此海量的事务信息和复杂的交互关系，调试某个包的路由出错非常困难。使用该发明对PCIe仿真数据进行可视化处理，可以清晰的在面板上显示出PCIe的整个拓扑结构，上游一个RC，下游7个EP，点击每个设备可以在事务面板上看到该设备的详细事务流信息。查找和比较某个特定包都非常便捷，大大提高的调试效率和准确性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种PCIe仿真数据可视化方法，其特征在于，包括如下步骤：
采集所有PCIe设备的PCIe串行码并解析为并行码流；
根据协议规定对并行码流进行三层协议的解包，获取三层的事务流信息，其中，三层分为物理层、数据链路层和事务层；
根据获取的事务流信息构建所有PCIe设备的网络拓扑结构；
基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板，对构建的网络拓扑结构进行可视化处理，实现PCIe仿真数据可视化。
2.根据权利要求1所述的一种PCIe仿真数据可视化方法，其特征在于，所述获取三层的事务流信息包括获取PCIe设备的事务发生时间以及PCIe设备的访问地址。
3.根据权利要求1所述的一种PCIe仿真数据可视化方法，其特征在于，所述基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板后，还包括：
按照不同层的事务类型对获取的事务流信息进行分类。
4.根据权利要求1所述的一种PCIe仿真数据可视化方法，其特征在于，所述基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板后，还包括：
对PCIe设备的事务流信息按照时间先后进行排序。
5.根据权利要求1所述的一种PCIe仿真数据可视化方法，其特征在于，所述基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板后，还包括对待调试设备进行检索定位，检索定位包括：
在可视化面板输入关键词直接查找到待调试设备的具体位置，点击待调试设备，可视化面板显示出待调试设备的事务流信息，其中，关键词包括待调试设备的特定时间或特定地址。
6.根据权利要求1所述的一种PCIe仿真数据可视化方法，其特征在于，所述根据协议规定对并行码流进行三层协议的解包中还包括对协议规定错误进行检查并纠错的步骤。
7.一种PCIe仿真数据可视化系统，其特征在于，包括：
解码模块，用于采集所有PCIe设备的PCIe串行码并解析为并行码流；
解包模块，用于根据协议规定对并行码流进行三层协议的解包，获取三层的事务流信息，其中，三层分为物理层、数据链路层和事务层；
网络拓扑结构构建模块，用于根据获取的事务流信息构建所有PCIe设备的网络拓扑结构；
可视化搭建模块，用于基于Python的Tkinter模块搭建可视化面板，对构建的网络拓扑结构进行可视化处理，实现PCIe仿真数据可视化。
8.根据权利要求7所述的一种PCIe仿真数据可视化系统，其特征在于，所述可视化搭建模块包括分类模块，分类模块用于按照不同层事务的类型对获取的事务流信息进行分类。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现权利要求1-6任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任意一项所述方法的步骤。
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