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1、前言

通過總線將各個IP通過總線連接起來的SoC芯片是未來的大趨勢，也是縮短芯片開發(fā)周期，搶先進入市場的常用方法。如何確保各個IP是否正確連接到總線上，而且各IP的地址空間分配是否正確，是一件很棘手的事情。本文提出了一種新方法，可以解決SoC總線驗證的諸多困難，既簡單又快速地完成SoC總線功能驗證。

2、SoC總線功能驗證難點

在SoC芯片開發(fā)過程中，SoC總線功能驗證是確保各IP能否順暢互動的關(guān)鍵，可以把每個IP比較一座座房子，總線就是房子和房子之間的路，路沒修好或者修錯了，房子建得再穩(wěn)固再漂亮都沒有什么用。以往的SoC總線面臨諸多困難，導(dǎo)致TB代碼又長又難以繼承復(fù)用。主要的困難點有：

總線的地址空間(memory map)頻繁改動，TB需要實時適配；

需要定義和維護大量的宏；

不方便遍歷整個地址空間的全部各區(qū)間；

區(qū)間和區(qū)間之間的從屬關(guān)系在TB中很難反應(yīng)出來；

激勵完備性難以保證，只能挑選一些典型的場景和區(qū)間去測試；

3、解決方案

本文提出的一種SoC總線功能驗證方法完美解決了上述問題，非常使用，而且在真實項目中也實踐過了。它有以下優(yōu)點：

減少TB代碼修改；

無需大量宏定義；

方便使用；

確保完備性；

可復(fù)用性強；

第2節(jié)的困難點主要是因為總線的memory map區(qū)間劃分數(shù)量繁多和變化頻繁引起的，因此解決方法的思路也是從memory map映射到TB的格式入手。好的TB memory map格式可以起到事半功倍的效果，思路請看下文。

3.1 文件準備

假設(shè)有以下一個用Excel表示的簡單總線memory map表格，它有三級，表1為全部的地址空間大小，表2為表1中IO區(qū)間的更小粒度劃分區(qū)間(Region)，表3為表2中SYS區(qū)間的更小粒度劃分區(qū)間。

圖1 Memory map在Excel中呈現(xiàn)的形式

Memory map表格的呈現(xiàn)形式具體可以和Designer討論確定一種形式就好了，不一定要按上面的羅列的形式。

有了這個Excel表格的話，我們就可以寫個腳本把每個區(qū)間的信息提取處理，包括區(qū)間的名字(Region name)，起始地址(Start Address)和終止地址(End Address)，以及區(qū)間和區(qū)間之間的所屬關(guān)系等，比如表2中的TPIU/UART/…/SYS是IO區(qū)間的子區(qū)間，而表3的EWM/PLL/SDIO/BOOT是表2的子區(qū)間。

提取了這些信息有什么用呢？我們可以把每個區(qū)間或子區(qū)間都看作是一個SystemVerilog中的類(class)。如下圖所示，這個類(Class: region)應(yīng)包含了以下基本屬性和方法。

圖2 memory map轉(zhuǎn)換成class表示的形式

Region class包含起止地址(start_addr, end_addr)和下一個子region(sub_region)的連接信息，如果一個區(qū)間沒有再細分子區(qū)間，那么sub_region隊列的大小為0。反之則不為0，比如圖1中表1的IO區(qū)間下有5個子區(qū)間，那么IO類的sub_regions的大小將為5。然后IO區(qū)間下面的SYS子區(qū)間有更細分為4個子區(qū)間，那么SYS類的sub_regions的大小將為4。以此類推，層層嵌套。再比如表1的ROM區(qū)間沒有被細分，那么ROM類的sub_regions的大小將為0。很簡單，是吧。

每個紫色方框可以代表是圖1中表1 Main region的一個區(qū)間，這樣的話，會有5個紫色方框，map[enum]中的enum是表示enum類型，它的值是表1區(qū)間名的集合。

按以上方式形式的一個類似于金字塔的結(jié)果，最上面的是主區(qū)間，然后一層層往下細分為更新的區(qū)間，上級的區(qū)間擁有下一級區(qū)間的class句柄鏈接。而且所有區(qū)間都是使用region class來實現(xiàn)的，很方便TB通過嵌套方式來使用memory map。

另外既然memory map的每個區(qū)間都抽象為類了，那么SystemVerilog的所有語法可以用于操控它了，比如可以在start_addr和end_addr之間生成任意的地址訪問。而且TB可以在class里實現(xiàn)諸多使用的方法(task, function)去處理數(shù)據(jù)，大大減少了重復(fù)代碼。

另外通過將Excel的內(nèi)容全部抽取轉(zhuǎn)換為TB格式的mem_map類，TB可以逐級遍歷去測試每個區(qū)間，再也不用擔(dān)心漏了哪些地址區(qū)間沒測了，也不怕RTL頻繁改動。

當(dāng)然，有一個小難點就是需要將Excel轉(zhuǎn)換為圖2形式的mem_map，這個我就不多講了，腳本大家可以自己寫，而且根據(jù)這個思路，可以實現(xiàn)很多有意思的功能，親測實用。

3.2 效果展示

使用腳本把圖1的Excel內(nèi)容轉(zhuǎn)成TB代碼的參考代碼如下：

//?==================================================================//?Main region: ROM//?==================================================================main[ROM]?=?region::type_id::create("ROM");main[ROM].start_addr ?=?'h8A0000000;main[ROM].end_addr ? ?= 'h99FFFFFFF;
//?==================================================================//?Main region: DDR//?==================================================================main[DDR]?=?region::type_id::create("DDR");main[DDR].start_addr ?=?'h120000000;main[DDR].end_addr ? ?= 'h89FFFFFFF;
//?==================================================================//?Main region: RESERVED_A//?==================================================================main[RESERVED_A]?=?region::type_id::create("RESERVED_A");main[RESERVED_A].start_addr ?=?'h41000000;main[RESERVED_A].end_addr ? ?= 'h11FFFFFFF;
//?==================================================================//?Main region: USB//?==================================================================main[USB]?=?region::type_id::create("USB");main[USB].start_addr ?=?'h40000000;main[USB].end_addr ? ?= 'h040FFFFFF;
//?==================================================================//?Main region: IO//?==================================================================main[IO]?=?region::type_id::create("IO");main[IO].start_addr ?=?'h0;main[IO].end_addr ? ?= 'h03FFFFFFF;//?Sub: TPIU ?(IO?->?TPIU)sub_rgn?=?region::type_id::create("TPIU");sub_rgn.start_addr ?=?'h3D000000;sub_rgn.end_addr ? ?= 'h3FFFFFFF;main[IO].sub_rgn.push_back(sub_rgn);//?Sub: UART ?(IO?->?UART)sub_rgn?=?region::type_id::create("UART");sub_rgn.start_addr ?=?'h3C000000;sub_rgn.end_addr ? ?= 'h3CFFFFFF;main[IO].sub_rgn.push_back(sub_rgn);//?Sub: GPU_REGISTER ?(IO?->?GPU_REGISTER)sub_rgn?=?region::type_id::create("GPU_REGISTER");sub_rgn.start_addr ?=?'h3B000000;sub_rgn.end_addr ? ?= 'h3BFFFFFF;main[IO].sub_rgn.push_back(sub_rgn);//?Sub: DMC_REGISTER ?(IO?->?DMC_REGISTER)sub_rgn?=?region::type_id::create("DMC_REGISTER");sub_rgn.start_addr ?=?'h30000000;sub_rgn.end_addr ? ?= 'h3AFFFFFF;main[IO].sub_rgn.push_back(sub_rgn);//?Sub: SYS ?(IO?->?SYS)sub_rgn?=?region::type_id::create("SYS");sub_rgn.start_addr ?=?'h0;sub_rgn.end_addr ? ?= 'h2FFFFFFF;main[IO].sub_rgn.push_back(sub_rgn);//?SubSub: EWM ?(IO?->?SYS?->?EWM)sub_rgn?=?region::type_id::create("EWM");sub_rgn.start_addr ?=?'h25000000;sub_rgn.end_addr ? ?= 'h2FFFFFFF;main[IO].sub_rgn[$].sub_rgn.push_back(sub_rgn);//?SubSub: PLL ?(IO?->?SYS?->?PLL)sub_rgn?=?region::type_id::create("PLL");sub_rgn.start_addr ?=?'h21000000;sub_rgn.end_addr ? ?= 'h24FFFFFF;main[IO].sub_rgn[$].sub_rgn.push_back(sub_rgn);//?SubSub: SDIO ?(IO?->?SYS?->?SDIO)sub_rgn?=?region::type_id::create("SDIO");sub_rgn.start_addr ?=?'h200000;sub_rgn.end_addr ? ?= 'h20FFFFFF;main[IO].sub_rgn[$].sub_rgn.push_back(sub_rgn);//?SubSub: BOOT ?(IO?->?SYS?->?BOOT)sub_rgn?=?region::type_id::create("BOOT");sub_rgn.start_addr ?=?'h0;sub_rgn.end_addr ? ?= 'h001FFFFF;main[IO].sub_rgn[$].sub_rgn.push_back(sub_rgn);