FPGA軟件驗(yàn)證技術(shù)(上)

FPGA軟件驗(yàn)證技術(shù)(上)第一頁(yè)，共26頁(yè)。驗(yàn)證的重要性驗(yàn)證，顧名思義就是通過(guò)仿真、時(shí)序分析、上板調(diào)試等手段檢驗(yàn)設(shè)計(jì)正確性的過(guò)程，在FPGA/IC開(kāi)發(fā)流程中，驗(yàn)證主要包括功能驗(yàn)證和時(shí)序驗(yàn)證兩個(gè)部分。第二頁(yè)，共26頁(yè)。一、FPGA的開(kāi)發(fā)流程設(shè)計(jì)輸入，HDL代碼，圖形或原理圖輸入。功能驗(yàn)證，也叫前仿真和功能仿真。綜合，將HDL代碼等設(shè)計(jì)輸入轉(zhuǎn)換成最基本的與或非等邏輯的網(wǎng)表。布局布線，將網(wǎng)表邏輯根據(jù)所選器件進(jìn)行實(shí)際單元的連接與映射。時(shí)序驗(yàn)證，主要進(jìn)行電路的時(shí)序驗(yàn)證，包括靜態(tài)時(shí)序分析和時(shí)序仿真（后仿真）。生成燒寫(xiě)文件，進(jìn)行板上驗(yàn)證。第三頁(yè)，共26頁(yè)。二、驗(yàn)證方法1）設(shè)計(jì)檢查2）功能仿真3）門(mén)級(jí)仿真4）邏輯等效性分析5）靜態(tài)時(shí)序分析6）時(shí)序仿真第四頁(yè)，共26頁(yè)。1、設(shè)計(jì)檢查編碼規(guī)則檢查代碼審查第五頁(yè)，共26頁(yè)。2、功能仿真對(duì)RTL級(jí)代碼進(jìn)行功能仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證設(shè)計(jì)邏輯功能是否正確的過(guò)程。功能仿真不考慮延時(shí)信息。第六頁(yè)，共26頁(yè)。2、功能仿真語(yǔ)句覆蓋率和分支覆蓋率達(dá)100%，對(duì)未覆蓋的語(yǔ)句和分支進(jìn)行未覆蓋原因及影響域分析。測(cè)試平臺(tái)要求：依據(jù)測(cè)試需求規(guī)格說(shuō)明和測(cè)試說(shuō)明編寫(xiě)testbench文件，應(yīng)包含被測(cè)試可編程邏輯器件的所有外圍相關(guān)功能、性能、時(shí)序等要求的實(shí)現(xiàn)。第七頁(yè)，共26頁(yè)。3、門(mén)級(jí)仿真在邏輯綜合完成后，針對(duì)綜合后網(wǎng)表文件開(kāi)展仿真測(cè)試。與功能仿真內(nèi)容要求相同，不同之處是將RTL代碼換成綜合后的網(wǎng)表文件。第八頁(yè)，共26頁(yè)。4、邏輯等效性分析在工具的支持下，對(duì)可編程邏輯器件的RTL級(jí)代碼、邏輯綜合后的網(wǎng)表文件、布局布線后網(wǎng)表文件展開(kāi)兩兩文件的邏輯等效性對(duì)比，人工對(duì)工具的比對(duì)結(jié)果信息進(jìn)行二次分析，對(duì)不等價(jià)的比對(duì)點(diǎn)展開(kāi)問(wèn)題追蹤和定位。第九頁(yè)，共26頁(yè)。5、靜態(tài)時(shí)序分析分析邏輯綜合或布局布線后得到的靜態(tài)時(shí)序信息，根據(jù)信息找出不滿足建立/保持時(shí)間路徑以及不符合約束路徑的過(guò)程。靜態(tài)時(shí)序分析是套用特定的時(shí)序模型，針對(duì)特定電路，分析與其是否違反設(shè)計(jì)者給定的時(shí)序限制。第十頁(yè)，共26頁(yè)。6、時(shí)序仿真在布局布線完成后開(kāi)展的仿真。時(shí)序仿真考慮門(mén)級(jí)延時(shí)和走線延時(shí)。由于時(shí)序仿真需要的測(cè)試周期較長(zhǎng)，在實(shí)際測(cè)試中應(yīng)有針對(duì)性的展開(kāi)時(shí)序仿真測(cè)試。第十一頁(yè)，共26頁(yè)。三、功能驗(yàn)證的常用方法1）設(shè)計(jì)檢查2）仿真第十二頁(yè)，共26頁(yè)。1、設(shè)計(jì)檢查依據(jù)設(shè)計(jì)文檔或設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，對(duì)代碼和設(shè)計(jì)的一致性、代碼執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)情況、代碼邏輯表達(dá)的正確性、代碼結(jié)構(gòu)的合理性以及代碼的可讀性進(jìn)行審查。設(shè)計(jì)檢查的主要形式：編碼規(guī)則檢查和人工走讀代碼。第十三頁(yè)，共26頁(yè)。2、仿真仿真的主要內(nèi)容根據(jù)測(cè)試需求設(shè)計(jì)測(cè)試用例。搭建仿真環(huán)境。提供測(cè)試激勵(lì)。在仿真環(huán)境中執(zhí)行測(cè)試用例，記錄并分析測(cè)試結(jié)果。第十四頁(yè)，共26頁(yè)。2、仿真常用的仿真工具ISEQuartusIIModelsimQuestasim第十五頁(yè)，共26頁(yè)。四、測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法功能分解法等價(jià)類(lèi)劃分法邊界值分析法錯(cuò)誤推測(cè)法因果圖法第十六頁(yè)，共26頁(yè)。1、功能分解法功能分解法是根據(jù)規(guī)格說(shuō)明中的描述，按照給定的測(cè)試輸入，驗(yàn)證輸出結(jié)果是否與功能描述相一致，一般用于驗(yàn)證基本功能是否實(shí)現(xiàn)。例：

對(duì)TS流同步搜索模塊進(jìn)行測(cè)試。第十七頁(yè)，共26頁(yè)。2、等價(jià)類(lèi)劃分法等價(jià)類(lèi)劃分法是把所有可能的輸入數(shù)據(jù)，即程序的輸入域劃分成若干部分（子集），然后從每個(gè)子集中選取少數(shù)具有代表性的數(shù)據(jù)作為測(cè)試用例。例：

IP地址分類(lèi)：?jiǎn)尾ィM播和廣播。第十八頁(yè)，共26頁(yè)。3、邊界值分析法邊界值分析法，是對(duì)等價(jià)分析法的一種補(bǔ)充，由長(zhǎng)期的測(cè)試工作經(jīng)驗(yàn)得知，大量的錯(cuò)誤是發(fā)生在輸入輸出域的邊界上。例：利用GMII接口接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)DDR2緩存，由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度不固定（64字節(jié)到1514字節(jié)），為保證DDR2存儲(chǔ)空間有效的利用。將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包截成固定長(zhǎng)度存儲(chǔ)到DDR中。例如進(jìn)行一次讀寫(xiě)操作時(shí)僅進(jìn)行128個(gè)字節(jié)。邊界值：127,128,129；255,256,257等

第十九頁(yè)，共26頁(yè)。4、錯(cuò)誤推測(cè)法錯(cuò)誤推測(cè)法是基于經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)推測(cè)程序中所有可能存在的錯(cuò)誤，從而有針對(duì)性的設(shè)計(jì)測(cè)試用例的方法。例：以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包打包輸出，打包中各個(gè)以太網(wǎng)幀頭和幀尾各個(gè)字段可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。例如頭部校驗(yàn)和和幀尾CRC添加錯(cuò)誤。第二十頁(yè)，共26頁(yè)。5、因果圖法因果圖法是一種利用圖解法分析輸入的各種組合情況，從而設(shè)計(jì)測(cè)試用例的方法，它適用于檢查程序輸入條件的各種組合情況。例：解擾卡中解復(fù)用操作，設(shè)置進(jìn)行單節(jié)目輸出，PID過(guò)濾操作后，組播輸出的數(shù)據(jù)流需要包含所設(shè)置的PID，不包含未設(shè)置的PID。MPTSFPGASPTS第二十一頁(yè)，共26頁(yè)。五、Testbench簡(jiǎn)介T(mén)estbench是驗(yàn)證HDL設(shè)計(jì)的主要方法，目前已成為驗(yàn)證高級(jí)語(yǔ)言設(shè)計(jì)的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。第二十二頁(yè)，共26頁(yè)。1、Testbench簡(jiǎn)介T(mén)estbench主要完成以下幾個(gè)任務(wù)：搭建仿真環(huán)境實(shí)例化被測(cè)設(shè)計(jì)通過(guò)向DUT施加測(cè)試向量來(lái)對(duì)DUT進(jìn)行仿真。向終端輸出仿真結(jié)果或是向波形窗口輸出仿真波形用來(lái)檢查將實(shí)際的結(jié)果與預(yù)期結(jié)