CN115861668B - 一种仿真波形中异常信号的溯源系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片验证技术领域，特别是涉及一种仿真波形中异常信号的溯源系统，该系统包括数据库、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中数据库包括N种总线协议分别对应的子模板数据库TL，计算机程序被处理器执行时通过获取当前波形窗口中仿真波形WV的第一初始图像WP，根据WV的总线协议CP_i，获取CP_i的子模板数据库TL_i；将TL_i中的M个波形图像模板分别沿着第一初始图像中时间轴增加的方向遍历WP，进行模板匹配得到WP中Q个首次出现错误时序的位置序列，获取LC中的最小值，最小值对应的目标位置为异常信号的根源，解决了现有技术中通过人眼观察每个出错的结果并沿着时间轴向前查找错误根源导致容易出错且效率低的问题。

Description

一种仿真波形中异常信号的溯源系统

技术领域

本发明涉及芯片验证技术领域，特别是涉及一种仿真波形中异常信号的溯源系统。

背景技术

在利用仿真软件进行波形仿真，得到仿真结果时，用户一般是通过观察仿真结果中的波形，当仿真结果出现错误时，会对仿真波形窗口中沿着时间轴向前寻找时序图中的触发信号是否为正确的基本操作对应的时序，若基本操作对应的时序错误也需要继续向前寻找，直至找到第一个出错的位置，则得到错误的根源，达到溯源的目的。但是该方法依赖于用户，存在以下缺陷：第一，用户观察的过程中出错的概率很大，完全取决于用户观察的是否足够仔细；第二，在观察时需要足够了解当前总线协议的时序规则，利用严谨的观察逻辑判断；第三，用户需要对每个错误的仿真结果进行溯源，溯源的速度很慢，效率低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种仿真波形中异常信号的溯源系统，所述系统包括数据库、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，数据库包括N种总线协议分别对应的子模板数据库TL={TL₁,TL₂,…,TL_i,…,TL_N}，TL_i为第i种总线协议CP_i的子模板数据库，i的取值范围为1到N；TL_i包括CP_i的R(i)种基本操作对应时序的波形图像模板序列tl={tl₁,tl₂,…,tl_r,…,tl_R(i)}，tl_r为第r种基本操作对应时序的波形图像模板序列，tl_r包括第r种基本操作对应时序在不同缩放尺度下的H(r)张波形图像模板，r的取值范围为1到R(i), R(i)的函数值大于等于1；其中，TL_i中包括的波形图像模板的总数量M满足：M=∑^R(i) _r=1H(r)；计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：

S200，获取当前波形窗口中仿真波形WV的第一初始图像WP。

S400，根据WV的总线协议CP_i，获取CP_i的子模板数据库TL_i。

S600，将TL_i中的M个波形图像模板分别沿着第一初始图像中时间轴增加的方向遍历WP，进行模板匹配得到WP中Q个首次出现错误时序的位置序列LC={LC₁,LC₂,…,LC_q,…,LC_Q}，LC_q为WP中第q个首次出现错误时序的位置，q的取值范围为1到Q。

S800，获取LC中的最小值，最小值对应的目标位置为异常信号的根源。

本发明与现有技术相比具有明显的有益效果，借由上述技术方案，本发明提供的一种仿真波形中异常信号的溯源系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有以下有益效果：

本发明提供了一种仿真波形中异常信号的溯源系统，该系统通过获取当前波形窗口中仿真波形WV的第一初始图像WP，根据WV的总线协议CP_i，获取CP_i的子模板数据库TL_i；将TL_i中的M个波形图像模板分别沿着第一初始图像中时间轴增加的方向遍历WP，进行模板匹配得到WP中Q个首次出现错误时序的位置序列，获取LC中的最小值，最小值对应的目标位置为异常信号的根源，解决了现有技术中用户通过人眼观察每一个出错的结果并沿着时间轴向前一步步查找错误根源导致容易出错且效率低的问题，以及依赖于用户对总线协议的掌握程度的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的仿真波形中异常信号的溯源方法流程图。

具体实施方式

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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种仿真波形中异常信号的溯源系统，该系统包括数据库、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，数据库包括N种总线协议分别对应的子模板数据库TL={TL₁,TL₂,…,TL_i,…,TL_N}，TL_i为第i种总线协议CP_i的子模板数据库，i的取值范围为1到N；TL_i包括CP_i的R(i)种基本操作对应时序的波形图像模板序列tl={tl₁,tl₂,…,tl_r,…,tl_R(i)}，tl_r为第r种基本操作对应时序的波形图像模板序列，tl_r包括第r种基本操作对应时序在不同缩放尺度下的H(r)张波形图像模板，r的取值范围为1到R(i), R(i)的函数值大于等于1；其中，TL_i中包括的波形图像模板的总数量M满足：M=∑^R(i) _r=1H(r)。

可以理解的是，总线协议规定了很多基本操需要符合的时序，使其作为触发某一基本操作的触发条件，一种类型的基本操作对应一种类型的时序。例如，对于开始读操作和结束读操作这两种基本操作，在时序图中分别对应两种不同的时序来表征相应的触发条件。每张波形图像模板中包括基本操作对应的时序图像。

可选的，总线协议为SPI、I2C、AXI、AHB、APB、UART等，现有技术中，芯片相关的其他总线协议也落入本发明的保护范围之内。

可选的，TL中的所有子模板数据库均为第一子模板数据库或者第二子模板数据库，其中其中TL_i为R(i)种基本操作对应正确时序的第一子模板数据库，或者TL_i为R(i)种基本操作对应错误时序的第二子模板数据库。

作为一个优选实施例，TL中每个总线协议的子模板数据库均包括第一子模板数据库和第二子模板数据库。其中TL_i的第一子模板数据库为R(i)种基本操作对应正确时序的子模板数据库，TL_i的第二子模板数据库为R(i)种基本操作对应错误时序的子模板数据库。需要说明的是，在进行模板匹配的过程中可以结合两种子模板数据库同时进行遍历。

作为一个优选实施例，TL中每个总线协议的子模板数据库为第一子模板数据库，其中，TL_i为R(i)种基本操作对应正确时序的第一子模板数据库。或者，TL中每个总线协议的子模板数据库为第二子模板数据库，其中，TL_i为R(i)种基本操作对应错误时序的第二子模板数据库。根据总线协议的复杂程度判断正确时序相对于错误时序的数量，当正确时序的数量小于错误时序的数量时，相应总线协议对应的子模板数据库为第一子模板数据库；当正确时序的数量大于错误时序的数量时，相应总线协议对应的子模板数据库为第二子模板数据库，波形图像模板数量越少，其匹配效率越高。

其中，R(i)种基本操作对应正确时序的第一子模板数据库的获取步骤包括：

S10，获取CP_i中R(i)种基本操作对应正确时序的第二初始图像序列Rtl={Rtl₁,Rtl₂,…,Rtl_r,…,Rtl_R(i)},Rtl_r为第r种基本操作对应正确时序的第二初始图像序列，Rtl_r包括同一种基本操作对应正确时序在不同缩放尺度下的H(r)张第二初始图像序列。

可选的，Rtl_r的H(r)张第二初始图像序列为同一种基本操作对应正确时序在不同时间缩放尺度下的图像，第二初始图像尺寸相同；或者Rtl_r的H(r)张第二初始图像序列为同一种基本操作对应正确时序在不同波形窗口缩放尺度下的图像，第二初始图像尺寸不同；或者H(r)张第二初始图像包括同一种基本操作对应正确时序在H1(r)个不同时间缩放尺度和H2(r)个不同波形窗口的缩放尺度的组合下得到的H(r)=H1(r)×H2(r)张图像。可以理解的是，在同一时间缩放尺度下，波形窗口的大小可以有H2(r)种缩放尺度，波形被整体缩放，因而能够得到不同尺寸的第二初始图像；在波形窗口不变时，时间尺度的缩放尺度有H1(r)种，此时波形的图像在时间轴的延伸方向上波形的密集程度发生改变，但波形的图像在垂直于时间轴的方向上不变，第二初始图像的尺寸相同。需要注意的是，第二初始图像为图像格式的图像，并非是仿真窗口中的时序图本身。

S20，分别提取第二初始图像序列Rtl的正确模板序列，得到R(i)种正确时序的波形图像模板序列tl={tl₁,tl₂,…,tl_r,…,tl_R(i)}。可选的，波形图像模板的提取方法采用边缘检测法等，现有技术中其他能够实现提取初始图像中的时序波形得到波形图像模板的方法均落入本申请的保护范围之内。需要说明的是，在提取正确模板之前还包括预处理过程，如对第二初始图像进行裁剪和背景去噪等步骤。

其中，错误时序的第二子模板数据库的获取步骤相同，其第三初始图像序列为CP_i的错误时序的第三初始图像序列。可选的，错误时序的第三初始图像是通过获取历史仿真时序图中错误时序的图像，或者根据CP_i的所有正确时序的第二初始图像的补集得到错误时序的第三初始图像。

进一步，请参阅图1，计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：

S200，获取当前波形窗口中仿真波形WV的第一初始图像WP。

需要说明的是，第一初始图像WP为图像格式，并非为vcd格式的波形文件生成的波形。用户在对波形窗口执行缩放或者移动时间窗口时，可以实时获取并更新第一初始图像。

S400，根据WV的总线协议CP_i，获取CP_i的子模板数据库TL_i。

可选的，通过指定的方式获取总线协议CP_i的子模板数据库TL_i。

S600，将TL_i中的M个波形图像模板分别沿着第一初始图像中时间轴增加的方向遍历WP，进行模板匹配得到WP中Q个首次出现错误时序的位置序列LC={LC₁,LC₂,…,LC_q,…,LC_Q}，LC_q为WP中第q个首次出现错误时序的位置，q的取值范围为1到Q。应当理解的是，在首次出现错误时序的位置之后的所有波形错误可能都是首次出现错误时序的位置所造成的，找到首次错误时序的位置就找到了错误的源头。相对于现有技术中用户观察查找波形错误时从波形的最后一个错误点向前不断的溯源查找，最终查找到首次出现错误时序的位置的方案来说，能够快速匹配出首次出现错误时序的位置。

作为一个优选实施例，当一个波形图像模板遍历到第一个错误时序的位置时，该波形图像模板的遍历结束。可以理解的是，波形的时间沿着时间轴由左向右的方向依次增加，而第一初始图像为波形的图像格式，在第一初始图像中包括波形的时间轴，遍历是从图像中时刻最早的位置依次从左向右遍历，因此遍历得到的第一个错误时序是在当前仿真窗口中最早出现错误时序的位置，能够减少遍历的次数，提高遍历效率，减少计算量。

可选的，所述位置为WP中波形图像模板对应遍历的子图像在时间轴上的最早时刻，或者为WP中波形图像模板对应遍历的子图像在时间轴上的中心位置时刻。

可选的，当TL_i为R(i)种基本操作对应正确时序的第一子模板数据库时，通过M个波形图像模板遍历WP，在模板匹配失败时，得到错误时序的位置。

可选的，当TL_i为R(i)种基本操作对应错误时序的第二子模板数据库时，通过M个波形图像模板遍历WP，在模板匹配成功时，得到错误时序的位置。

作为一个优选实施例，当TL_i包括R(i)种基本操作对应正确时序的第一子模板数据库和错误时序的第二子模板数据库时，S600还包括：

S620，分别利用TL_i的第一子模板数据库中的第一波形图像模板和第二子模板数据库中的第二波形图像模板同时遍历WP，分别进行模板匹配，得到WP中首次出现错误时序的位置。需要说明的是，第一波形图像模板和第二波形图像模板遍历的初始位置和遍历步长相同，首次出现错误时序的位置可以是第一波形图像模板和第二波形图像模板分别得到遍历的首个出现错误时序的位置，选取遍历次数最少的首个出现错误时序的位置为最终的WP中首次出现错误时序的位置；还可以是，第一波形图像模板和第二波形图像模板同时遍历WP的过程中，两者中首次出现错误时序的位置为最终的WP中首次出现错误时序的位置，当得到首次出现错误时序的位置时，两者遍历结束。

S640，当第一波形图像模板和第二波形图像模板均匹配失败时，将匹配失败的区域标记为感兴趣区域，提取感兴趣区域的第二波形图像模板并加入第二子模板数据库。

将第一子模板数据库和第二子模板数据库结合使用，同时遍历WP进行模板匹配不仅能够提高匹配效率，而且进一步利用两种不同模板的匹配结果查漏补缺，完善第二子模板数据库中错误时序对应的波形图像模板。

可选的，模板匹配的计算方法是计算波形图像模板以及每次遍历WP的子图像之间的相似度，当相似度大于预设的相似度阈值时匹配成功。现有技术中计算两个图像之间相似度的方法均落入本发明的保护范围之内。

S800，获取LC中的最小值，最小值对应的目标位置为异常信号的根源，通过该方法能够辅助用户找到第一个时序出错的根源位置，解决用户通过人眼观察每一个出错的结果沿着时间轴一步步查找错误根源导致容易出错且效率低的问题。

作为一个优选实施例，S200之后还包括：

S300，删除WV的波形文件vcd。vcd文件的数据量远远大于图像的数据量，vcd一般是用于查看时序波形是否存在错误，当获取到相应的波形图像之后，就已经得到vcd文件的波形文件了，因此可以直接删除，减少系统的数据量。

综上所述，本发明实施例提供了一种仿真波形中异常信号的溯源系统，该系统通过获取当前波形窗口中仿真波形WV的第一初始图像WP，根据WV的总线协议CP_i，获取CP_i的子模板数据库TL_i；将TL_i中的M个波形图像模板分别沿着波形图像中时间轴增加的方向遍历WP，进行模板匹配得到WP中Q个首次出现错误时序的位置序列，获取LC中的最小值，最小值对应的目标位置为异常信号的根源，解决了现有技术中用户通过人眼观察每一个出错的结果沿着时间轴向前一步步查找错误根源导致容易出错且效率低的问题。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种仿真波形中异常信号的溯源系统，其特征在于，所述系统包括数据库、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，数据库包括N种总线协议分别对应的子模板数据库TL={TL₁,TL₂,…,TL_i,…,TL_N}，TL_i为第i种总线协议CP_i的子模板数据库，i的取值范围为1到N；TL_i包括CP_i的R(i)种基本操作对应时序的波形图像模板序列tl={tl₁,tl₂,…,tl_r,…,tl_R(i)}，tl_r为第r种基本操作对应时序的波形图像模板序列，tl_r包括第r种基本操作对应时序在不同缩放尺度下的H(r)张波形图像模板，r的取值范围为1到R(i), R(i)的函数值大于等于1；其中，TL_i中包括的波形图像模板的总数量M满足：M=∑^R(i) _r=1 H(r)；计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：

S200，获取当前波形窗口中仿真波形WV的第一初始图像WP；

S400，根据WV的总线协议CP_i，获取CP_i的子模板数据库TL_i；

S600，将TL_i中的M个波形图像模板分别沿着第一初始图像中时间轴增加的方向遍历WP，进行模板匹配得到WP中Q个首次出现错误时序的位置序列LC={LC₁,LC₂,…,LC_q,…,LC_Q}，LC_q为WP中第q个首次出现错误时序的位置，q的取值范围为1到Q；

S800，获取LC中的最小值，最小值对应的目标位置为异常信号的根源。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，S200之后还包括：

S300，删除WV的波形文件vcd。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述S600中，当一个波形图像模板遍历到第一个错误时序的位置时，该波形图像模板的遍历结束。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述TL中的所有子模板数据库均为第二子模板数据库，其中，TL_i为R(i)种基本操作对应错误时序的第二子模板数据库。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述TL中的所有子模板数据库均为第一子模板数据库，其中，TL_i为R(i)种基本操作对应正确时序的第一子模板数据库。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述TL中每个总线协议的子模板数据库均包括第一子模板数据库和第二子模板数据库，其中TL_i的第一子模板数据库为R(i)种基本操作对应正确时序的子模板数据库，TL_i的第二子模板数据库为R(i)种基本操作对应错误时序的子模板数据库。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，S600还包括：

S620，分别利用TL_i的第一子模板数据库中的第一波形图像模板和第二子模板数据库中的第二波形图像模板同时遍历WP，分别进行模板匹配，得到WP中首次出现错误时序的位置。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，S600还包括：

S640，当第一波形图像模板和第二波形图像模板均匹配失败时，将匹配失败的区域标记为感兴趣区域，提取感兴趣区域的第二波形图像模板并加入第二子模板数据库。

9.根据权利要求5-8任意一项所述的系统，其特征在于，第一子模板数据库的获取步骤包括：

S10，获取CP_i中R(i)种基本操作对应正确时序的第二初始图像序列Rtl={Rtl₁,Rtl₂,…,Rtl_r,…,Rtl_R(i)}，Rtl_r为第r种基本操作对应正确时序的第二初始图像序列，Rtl_r包括同一种基本操作对应正确时序在不同缩放尺度下的H(r)张第二初始图像序列；

S20，分别提取第二初始图像序列Rtl的正确模板序列，得到R(i)种正确时序的波形图像模板序列tl={tl₁,tl₂,…,tl_r,…,tl_R(i)}。

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