SoC中I2S的设计与验证方法研究及实现

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在5G迅速发展的今天,AI+Io T的生态模式也取得了飞速的发展。而在数以亿计的Io T设备中,低端的SoC芯片占据了非常大的市场份额。而I2S作为一种常用的音频外设接口则获得了非常广泛的应用。尤其是在如今短距通信设备普及的时代,诸如拥有WIFI、蓝牙等无线通信功能芯片的应用构建了庞大的物联网体系。对于IC设计公司来说,开发出符合协议且兼容性强的I2S接口控制器并使用高效的方法完成验证工作显得尤为重要。基于以上需求,本文提出设计一个兼容性强的I2S接口控制器来满足Io T芯片市场对I2S接口的使用需求。在设计的过程中,以满足系统应用需求为前提,支持更多的工作模式为基础,以I2S的各项配制参数作为基本控制信息来实现支持DMA及中断控制下的I2S模块。采用UVM验证方法学以及C语言编写测试用例的形式完成了I2S的验证工作。搭建完善高效且适用于设计的验证平台,编写覆盖全面的测试用例来进行功能验证。验证过程中依靠UVM验证方法学对验证组件的划分方式,构造了用于单元级验证的各组件。通过利用接口通信、随机序列生成、队列以及工厂机制等System Verilog语言及UVM验证方法学的优势,帮助生成测试配置信息,运行测试用例,缓存数据传输结果。维护开源的I2S模型,使其达到DUT的对端设备模式要求,同时修改部分内部逻辑,使其用于单元级验证时更加高效。着重检查接口等关键仿真波形,构造基于工作场景和异步通信的边界情况来使得验证结果更加收敛。同时,利用C语言编写的测试用例来完成系统级验证,可以使CPU参与到I2S工作的过程中来,使得验证环境更加逼近真实工作情况。单元级和系统级验证分管不同的方面,既能保证模块本身功能正确,又能保证在系统中工作正确,同时还使得验证效率更高,验证结果收敛地更好。最后通过搭建FPGA平台来完成I2S模块的FPGA原型验证,采用第三方芯片来进行辅助测试,模拟模块真实的工作环境,测试结果基本达到了设计预期。经过对验证结果的合理评估,代码覆盖率平均达到98%左右,功能覆盖率达到100%。结果表明,设计的I2S模块功能正确,涵盖了所有的设计功能需求。FPGA原型验证结果完全符合预期,实际播放音频效果达到要求。整个验证工作充分全面,结果分析也符合预期。
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