基于RISC-Ⅴ的MCU可重用验证平台的设计与实现

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随着集成电路发展得越来越快,MCU(Micro Control Unit)的复杂性急剧增加,使得对MCU验证变得越来越困难。可重用验证是指对开发者现有验证环境的重用,在缩短验证工作量的基础上,可提高MCU验证的完备性。因此,研究可重用的MCU系统验证平台,对目前功能验证领域具有重要的参考价值和实际意义。本文的验证对象为某款基于RISC-Ⅴ(Reduced Instruction Set Computing V)处理器内核的MCU芯片,以RISC-Ⅴ处理器核内系统以及MCU核外高速总线作为具体研究目标,搭建可重用的系统级验证平台。论文通过分析功能点、施加随机化激励、收集功能覆盖率和报告自检等方式,对RISC-Ⅴ处理器核内功能以及MCU核外总线与IP(Interlectual Proerty)的交互模块实施了较完备的功能验证。本文首先基于覆盖率驱动的验证方法,对RISC-Ⅴ核内激励需求进行分析,构建指令模板,并利用指令生成器设计出约束指令生成平台。接着,基于通用验证方法学,通过遍历处理器支持的所有指令类,来对核内模块进行验证,实现了可配置的随机指令生成平台。此外,为了验证MCU核外总线功能是否正确,采用通用验证方法学,为核外总线系统设计了基于AXI4(Advanced Extensible Interface)总线协议的AXI4通用验证平台。该平台以随机化的通用处理事务作为验证激励,可监视数据输出的关键信息。最后,采用AXI4总线验证平台与IP级模块进行交互,对其功能进行全面的验证,并实现了验证平台的重用。整个验证过程中利用平台监测模块对关键信号进行监测,并与参考模型进行比较,同时利用仿真工具对设计代码进行覆盖率收集与分析,在较短的时间内完成了总线系统的验证工作。结果表明,AXI4总线验证平台所有数据收发均正确,共计2868组数据自动对比成功,运行仿真时间为11.32s,代码覆盖率达到100%。并且重构的I~2C(Inter-Integrated Circuit)和DDR3(Double Data Rate)验证环境均可以正常工作,对其基本功能的测试结果显示是正确且可靠的。此外,通过约束随机指令集函数而设计的RISC-Ⅴ指令生成平台能够独立地自动运行,并且最终各个模块代码覆盖率均达到96%以上,功能覆盖率达到100%,达到了本文的预期目标。
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