JP4781994B2 - 信号波形解析装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子回路設計における検証技術に関し、特に電子回路を構成する構成要素の信号レベルの時間変化を記録した波形情報に対して観測したい現象の信号レベルを抽出して解析する信号波形解析装置に関するものである。

図９は従来の電子回路設計の検証方法の一例を示す模式図である。この検証方法は、最も簡単なものの一つであり、まず、検証対象の回路をモデル化してシミュレーション・モデル１０３を作成する。このシミュレーション・モデル１０３は単体では検証できないので、テストパターン１０２を与えるためのテストベンチ１０４を作成し、そこにシミュレーション・モデル１０３を組み込む。組み込んだシミュレーション・モデル１０３にテストパターン１０２を加えてシミュレーションを実行する。シミュレーションを実行する多くのシミュレーターには、シミュレーション実行時におけるシミュレーション・モデルの内部配線の信号レベルを記録する機能を備えており、その機能によりシミュレーション実行時の波形情報１０１を取得することができる。波形情報１０１には、それぞれのシミュレーション時刻における信号レベルの値が記録されている。以上はシミュレーションの場合であるが、実機を作製してロジックアナライザー等の計測器を使って波形情報１０１を得ることもできる。設計者は、シミュレーション或いは計測器により得られた波形情報１０１を専用の表示装置を使って信号波形として画面に表示してデバッグを行う。

図１０は従来の電子回路設計の検証方法の他の例を示す模式図である。この検証方法
は、図９に示すものより高度な検証手法であり、テストベンチ２０４の中に、結果ダンプ手段２０３が組み込まれている。このテストベンチ２０４にテストパターン２０２を加えてシミュレーションを行うと、結果ダンプ手段２０３が働いてシミュレーションにより得られる情報のうち必要とするものがダンプ結果２０５に出力される。このとき必要に応じてテストパターン２０２には結果ダンプ手段２０４が働くように結果ダンプステップ２０１を組み込んでおく。そして、このダンプ結果２０５とあらかじめ用意しておいた期待値２０６と比較手段２０７で比較することによりシミュレーション・モデル１０３が期待通りの動作をしたか否かの確認をする。これにより、観測したい信号を波形として画面に表示して目視により確認する必要が無くなり検証を効率的に行うことができる。なお、検証対象であるシミュレーション・モデル１０３は図９に示す従来技術のものと同一である。

また、特許文献１には、波形情報に対する期待値を用意しておき、この期待値と得られた波形情報とをコンペアルールにしたがって比較し、その一致及び不一致によって表示方法を変えることにより波形の違いを容易に認識できるようにする方法が開示されている。

さらに、特許文献２には、波形情報と、この波形情報の期待値とを比較して異なる部分のみを表示することによって、期待値と一致しているか否かを短時間に確認できるようにする方法が開示されている。

さらにまた、特許文献３には、シミュレーション結果の期待値をプログラムで生成して比較する方法が開示されている。

特開平６−５８９６８号公報 特開平５−２６６１２１号公報 特開平９−１６６５２号公報

しかしながら、上記の方法は、それぞれ以下に示すような欠点がある。すなわち、図９に示した方法においては、得られた波形情報を目視で確認しなくてはならず作業効率が悪いという課題がある。また、目視で行うということは不具合の見逃し等の人為的ミスが混入する恐れもある。

図１０に示した方法においては、テストベンチに結果ダンプ手段を組み込むという作業が必要であり、場合によってはテストパターンにも結果ダンプステップを組み込む必要がある。更に、調べたい内容が後から見つかった場合、結果ダンプ手段や結果ダンプステップを追加し、再度シミュレーションを実行しなくてはならない。一般にシミュレーションには時間がかかるためシミュレーションをやり直すと、開発工期が増大してしまうという課題がある。

特許文献１及び特許文献２による方法においては、検証する信号の全シミュレーション時間に対する期待値が必要であり、この期待値の作成に時間を要する事が課題となっている。また、波形情報には要求機能に影響する期間とそうでない期間があり、当然のことながら要求機能に影響しない期間の動作は検証する必要がない。そのため、この期間を識別して期待値を作成することが困難であるという課題がある。特許文献３による方法においては、期待値をプログラムで生成しているが、同様に要求機能に影響しない期間の期待値の作成が課題となっている。

この本発明では上記のような課題を解消するためになされたもので、従来人間の目視能力の限界により制限されていた作業効率を向上すると共に人間が介在することにより生じるミスの削減、及び、結果ダンプ手段や結果ダンプステップを作成する工数を削減することができ、更に、作成したテストパターンが意図するテストを行っているかを、波形情報からシミュレーションの後に、客観的に確かめることを可能とする信号波形解析装置を提供することを目的とする。

この発明に係る信号波形解析装置は、対象電子回路を構成する構成要素の信号レベルの時間変化を記録した波形情報に対して、観測したい現象の抽出条件により、この抽出条件が成立したときの波形情報の信号レベルを抽出結果として出力する抽出部を有することを特徴とする。

この発明に係る信号波形解析装置によれば、抽出部は抽出条件が成立したときの波形情報の信号レベルを抽出結果として出力して、判定部は抽出結果が予め設定した範囲に入っているか否かを判定するので、従来人間の目視能力の限界により制限されていた作業効率を向上すると共に人間が介在することにより生じるミスの削減することができ、また、結果ダンプ手段や結果ダンプステップを作成する工数を削減することができる。

以下、本発明にかかる信号波形解析装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１はこの発明に係る信号波形解析装置の実施の形態をデータの流れとともに示す機能ブロック図である。信号波形解析装置３０１は、機能的に分かれた抽出部３０２、集計部３０３、及び判定部３０４を有している。

抽出部３０２は信号情報３０５と抽出条件３０６にしたがって波形情報１０１の解析を行って抽出結果３１０を出力する。集計部３０３は集計方法指定情報３０７にしたがって、この抽出結果３１０を集計して集計結果３１１を出力する。判定部３０４は集計結果３１１が集計期待値３０８の所定の範囲内か否かを判定して判定結果３０９を出力する。

波形情報１０１は、電子回路を構成する配線や素子等の構成要素の信号レベルの時間変化を記録した情報である。信号情報３０５は、抽出条件３０６で指定する信号が、波形情報に記録されるどの信号に対応するのかを記述したものである。抽出条件３０６は、条件の要素となる信号の要素と、成立する場合の条件を、論理式と信号の立ち上がりや立ち下りなどのイベントで記述したものである。抽出部３０２は、波形情報１０１の最初の時刻から検索して、抽出条件３０６で記述した条件が成立する時刻を探す。条件が成立した場合には、抽出条件３０６に記述した、記録信号情報にしたがって、該当する信号の信号レベルを調べ、抽出結果３１０に波形情報上の時刻と、成立した抽出条件３０６の種類、記録信号の信号レベルを抽出結果３１０に記録する。このとき、抽出条件３０６には抽出条件を複数記述することができ、それぞれの抽出条件は同時並行的に調べられ、成立したものを抽出結果３１０に記録する。

この抽出結果３１０は、この時点で信号波形解析装置３０１から取り出して確認することもできる。このとき、抽出条件３０６に記載されている複数の抽出条件から、必要な抽出条件の結果のみを選択して表示することにより、抽出結果３１０の確認を容易にすることができる。

続いて、集計部３０３は集計方法指定情報３０７にしたがって、得られた抽出結果３１０を集計する。集計方法指定情報３０７には、抽出条件３０６で指定した抽出条件が成立した回数や、成立した場合に記録された記録信号の値、また、この値の度数分布や値をグルーピングしたグループの度数分布、時刻や値の一覧等を指定する。集計部３０３はこれらの指定にしたがって集計した結果を集計結果３１１に出力するのである。

最後に、判定部３０４は集計期待値３０８に記述した集計結果の期待値の範囲にしたがって集計結果３１１を調べて判定結果３０９を出力するが、このとき、集計期待値３０８には集計結果の種類と集計結果の範囲が記述されており、該当する集計結果の種類に対して集計結果が、その範囲内であったか否かを判定して出力する。集計期待値３０８には集計結果の種類を複数記述することができ、そのそれぞれについて判定するとともに、すべての判定が集計期待値３０８に記述した期待値の範囲内であったか否かを出力する。

このように本実施の形態の信号波形解析装置３０１は、対象電子回路の出力する対象信号の中から目的とする信号を指し示す信号情報３０５と、観測したい現象を抽出するために波形の特徴及び条件が記載された抽出条件３０６とを用いて、電子回路を構成する配線上の信号レベルの時間変化を記録した波形情報１０１を、波形情報上の時刻の早い時刻より順次解析して、抽出条件３０６が成立した時の波形情報上の時刻、抽出条件の種類、対象信号の信号レベルを抽出結果３１０として順次出力する。そして、記録された観測時刻と抽出条件の種類、対象信号の信号レベルとを集計する方法を指定する集計方法指定情報３０７を用いて、この抽出結果３１０を集計する。更に、この集計結果３１１が予め期待した範囲に入っているかどうかを判定する。

このような動作をする本実施の形態の信号波形解析装置３０１においては、波形情報１０１を目視で確認しなくても必要な確認が行えることから作業効率を大幅に向上させることが可能となる。また、検証の過程は、信号波形解析装置３０１により自動的に実行されるため、確認過程での人為的なミスの混入を避けることができる。さらに、従来のように結果ダンプ手段をテストベンチに組み込んだり、結果ダンプステップをテストパターンに組み込んだりする必要がない。さらにまた、検証は、波形情報１０１に対して行われるので確認項目を増やしてもシミュレーションをやり直す必要がない。また、波形情報１０１の期待値を作成する必要が無く、そのため、波形情報１０１の期待値に対しては要求機能に影響しない期間の考慮もする必要が無い。

なお、抽出部３０２、集計部３０３、及び判定部３０４を、それぞれシミュレーションのモデルとしてモデル化し、これらのモデルに対して波形情報１０１をシミュレーションの入力信号パターンとして与えてもよい。つまり、本実施の形態信号波形解析装置３０１においては、コンピュータプログラムによるソフトウェアにて上述の構成を実現しているが、同じ構成をハードウェア（電子回路）にて実現してもよい。この場合、検証対象の回路（シミュレーション・モデル１０３）と同様にシミュレーション・モデルとして、既存の論理シミュレーションの環境に構築することにより、新規ソフトウェアの開発を削減することができる。なお、このようにして、シミュレーション・モデルとして構築した場合には、信号情報３０５、抽出条件３０６、および抽出結果３１０をモデルの中に含めることも可能となる。

また、抽出条件が成立したときの波形情報１０１の信号レベルを変数に記憶しておき、他の抽出条件において、この変数を条件として使うようにしてもよい。

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
図２は信号情報３０５の一例を示したものである。信号情報３０５は、この例ではテキストファイルで記述されており、各行が１つの信号の対応を示している。行の最後はセミコロンで終わる。１行目はｃｌｋという信号は波形情報に記録されている信号のｔｏｐモジュールにあるｃｌｏｃｋ＿ｉｎという信号を示している。“．”ドットはモジュール階層の区切りを示す。２行目のｓｉｇ＿ａという信号は、波形情報に記録されている信号のｔｏｐモジュールの中にあるモジュールｍｏｄにあるａという信号を示している。モジュール階層が深くなれば更にドットでモジュールを連結して示すことができる。以下同様に各行は信号の対応を示している。

図３は抽出条件３０６の一例を示したものである。この例の抽出条件３０６はｖｅｒｉｌｏｇライクに記載されており、ｃｌｋの立ち上がりエッジの時刻で、もし信号ａが“１”ならば、抽出条件の種類“ｃ１”として信号ｓｉｇ＿ａの値を記録する。ここで示した信号は図４に示した信号情報にしたがって波形情報の信号に結び付けられている。また、例では条件の演算や変数は使っていないが、信号値や抽出条件はそれぞれ論理演算や算術演算を行うことができる。また、抽出条件の記述の中に変数を定義して、ある抽出条件が成立したときに信号や定数値を演算して、この変数に値を代入して記憶しておくことができる。記憶した値は新たに代入が行われるまで保持される。

また、この例においては、抽出条件が成立した時刻の記録信号の値を記録するが、抽出条件に記録信号を読み出す時刻を求める算式を記述しておくことにより、抽出条件が成立した時刻ではなく、異なる時刻の値を調べて記録することもできる。なお、この際には抽出条件が成立した時刻より後の時刻でもよい。

図４は抽出部３０２が信号情報３０５及び抽出条件３０６に基づいて、波形情報１０１から抽出した抽出結果３１０の例である。波形情報１０１は信号レベルの時間変化を記録したものである。この代表的なものとしてＶＣＤ（Ｖａｌｕｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｄｕｍｐ）フォーマットがある。抽出部３０２は波形情報の最初の時刻から信号を調べ、抽出条件で示した条件が成立したときに、その時刻と、抽出条件の種類、記録信号の値を記録する。図４の例では、１行目が、時刻１００の時に、抽出条件ｃ１が成立して、記録信号の値は"１"だったということである。以下同様に記録されている。

図５は集計方法指定情報３０７の一例を示したものである。１行目はｐｒｉｎｔというインストラクションであり、単に集計結果として、ダブルコーテーションで囲われた文字列を出力する。２行目はｃｏｕｎｔというインストラクションであり、抽出条件の種類ｃ１が成立して、記録信号の値が“０”だった場合の回数を出力するものである。ｃｏｕｎｔキーワードの後のダブルコーテーションで囲われた文字列はそのまま出力される。３行目は同様に記録信号の値が“１”だった場合の回数を出力するものである。４行目は記録信号の値に関わらず当該信号の出力した回数を出力するものである。

図６は集計結果３１１の一例を示したものである。集計部３０３が図５で示した集計方法指定情報３０７にしたがって図４の抽出結果３１０を集計したものである。１行目は集計方法指定情報の例の１行目に記述されたダブルコーテーションで囲われた文字列がそのまま出力されている。２行目は抽出条件の種類ｃ１が成立して、記録信号の値が“０”だった場合の回数が集計されている。以下同様に集計方法指定情報で記述したとおりに集計された結果を出力する。この例では、記録信号の値が固有の値を指定したケースを示したが、記録信号の値に対して範囲や値のリストを指定することも可能である。

図７は集計期待値３０８の一例を示したものである。１行目は“ｅ＿ｃ１＿０”という名前の判定条件で、集計結果からダブルコーテーションで囲われた文字列“ｃ１ ａｓ ０： ＄１”を探し、見つかったら＄１が１〜１０の範囲かどうか判定する。なお、＄１は任意の値であり、集計結果の値の場所を示している。以下同様に記載されている。

図８は判定結果３０９の一例を示したものである。判定部３０４が図６で示した集計結果３１１を図７に示す集計期待値３０８にしたがって判定したものである。１行目は集計期待値に記述したすべての判定条件に合致しなかったのでＦＡＩＬ！と出力される。２行目は入力した集計期待値３０８に記述された判定条件の数を出力する。３行目は条件が成立した判定条件の数を出力する。続いて５行目からは判定条件に合致しなかった判定条件のリストを出力しており、判定条件の名前、集計結果、判定条件の内容を出力している。

この発明は、電子回路設計における検証に適用されて好適なものであり、特に人間の目視能力の限界によらずミスなくかつ作業効率の向上を図りたい場合の電子回路設計の検証に適用されて最適なものである。

この発明に係る信号波形解析装置の実施の形態をデータの流れとともに示す機能ブロック図である。 信号情報の一例を示した図である。 抽出条件の一例を示した図である。 抽出部が信号情報及び抽出条件に基づいて、波形情報から抽出した抽出結果の図である。 集計方法指定情報の一例を示した図である。 集計結果の一例を示した図である。 集計期待値の一例を示した図である。 判定結果の一例を示した図である。 従来の電子回路設計の検証方法の一例を示す模式図である。 従来の電子回路設計の検証方法の他の例を示す模式図である。

符号の説明

３０１ 信号波形解析装置
３０２ 抽出部
３０３ 集計部
３０４ 判定部
３０５ 信号情報
３０６ 抽出条件
３０７ 集計方法指定情報
３０８ 集計期待値
３０９ 判定結果
３１０ 抽出結果
３１１ 集計結果

Claims (8)

1. 対象電子回路を構成する構成要素の信号レベルの時間変化を記録した波形情報に対して、指定する信号の立ち上がりや立ち下がりのタイミングや信号値を使った論理式の成立条件を抽出条件として、当該抽出条件が成立したときの前記波形情報の信号レベルを抽出結果として出力する抽出部と、
   所定の集計条件により前記抽出結果を集計する集計部と、
   前記集計部によって集計された集計結果に対して、予め設定した範囲に入っているか否かを判定する判定部とを、備えた
   ことを特徴とする信号波形解析装置。
2. 前記集計部は、観測時刻、抽出条件、波形情報の信号レベルを前記集計結果として集計する
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号波形解析装置。
3. 前記判定部は、予め用意した集計期待値と前記集計結果とを比較して、前記集計結果が前記集計期待値の範囲内か否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号波形解析装置。
4. 前記抽出部、前記集計部、及び前記判定部の全て、又は一部を、それぞれシミュレーションモデルとして記述し、これら記述されたシミュレーションモデルに対して前記波形情報をシミュレーションの入力信号パターンとして与える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の信号波形解析装置。
5. 抽出条件が成立したときの前記波形情報の信号レベルを記憶する変数を持ち、他の抽出条件において、前記変数を条件として使うことができる
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の信号波形解析装置。
6. 前記抽出部は、前記抽出条件が成立したときの前記波形情報の信号レベルを抽出結果として出力する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の信号波形解析装置。
7. 前記抽出部は、前記抽出条件が成立したときから所定の時間経過したときの前記波形情報の信号レベルを抽出結果として出力する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の信号波形解析装置。
8. 前記抽出部は、前記抽出条件が成立したときの前記波形情報の信号レベルと、前記抽出条件が成立したときから所定の時間経過したときの前記波形情報の信号レベルとを抽出結果として出力する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の信号波形解析装置。

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