基于UVM的SYSMON模块数模混合验证平台的设计与实现

作     者：石培栋 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘毅;俞剑

授予年度：2022年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080902[工学-电路与系统] 08[工学] 

主      题：UVM SYSMON CyclicADC 功能验证 覆盖率 数模混合仿真 

摘      要：近年来,集成电路规模不断扩大,复杂度不断提高,这使得验证在集成电路设计流程中的地位逐年提高。通用验证方法学(Universal Verification Methodology,UVM)的出现为验证工程师提供了可重构的验证环境及高效的验证方法。UVM广泛运用在验证项目中,与此同时,因为其易于扩展的特性具有发展的潜力。本文主要内容是搭建UVM验证平台并对系统监测(System Monitor,SYSMON)模块开展验证工作。SYSMON集成在现场可编程门阵列内部,包括数字逻辑模块、循环型模数转换器(CyclicAnalog-to-Digital Converter,CyclicADC)及静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)阵列。SYSMON核心功能是监视芯片内部工作状况。它通过CyclicADC将现场可编程门阵列片内温度及各模块的电源电压量化为数字码,并依据用户设置的阈值大小驱动警报端口。而SRAM用于配置SYSMON的不同工作模式。本文主要工作如下:(1)本文先对SYSMON的数字逻辑功能进行详细分析,从中提取纯数字功能点。与此同时对网表形式的CyclicADC和SRAM进行建模以支持数模混合功能点的验证。由于SYSMON数字逻辑模块中包含的CyclicADC校准模块难以验证,本文为CyclicADC模型建立了误差注入模型,用于分析校准前后的性能参数,达到衡量校准效果的目的。(2)传统的UVM验证平台只适用于数字模块,无法支持数模混合仿真。为解决此问题,本文将UVM验证平台扩展为UVM数模混合验证平台。新平台既支持纯数字仿真,又支持数模混合仿真,且只需使用一套仿真激励,节约了项目时间成本。后续通过脚本实现了测试用例自动生成及仿真平台自动运行。基于UVM的数模混合验证平台继承了UVM易于移植的特性,未来可移植到更多数模混合验证项目中。(3)本文最终使用UVM数模混合验证平台分别进行数字功能验证和数模混合验证。通过仿真平台自动比对结合波形分析的方式,确认数字逻辑功能全部正确。对于误差注入情况下CyclicADC的校准效果,通过仿真后的数据处理,得出校准后相比于校准前积分非线性显著降低、有效数字提高、频谱改善的结论。经过测试用例的迭代,功能覆盖率达到100%,同时代码覆盖率达到92.48%,达到了项目初期设置的目标。本文后续挑选重要的测试用例进行数模混合仿真,确认了数字模块和模拟模块联合仿真时功能正常无误,且未出现时序违例。