基于UVM的PCIe交换芯片全局路由功能的验证

作     者：凌奇才 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：舒维星;黄嵩人

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）] 08[工学] 

主      题：高速串行计算机扩展总线 交换芯片 UVM验证 系统级验证 

摘      要：芯片验证是芯片前端开发流程的关键环节,也是整个流程中准确性要求极高且耗时最长的环节。在芯片验证过程中,如何提高准确性以及效率是行业内亟需解决的问题。验证方法学的诞生可以有效地解决这一问题,其中,通用验证方法学(Universal Verification Methodology,UVM)是目前最受欢迎的一种验证方法,其强大的函数库以及各种机制可以大大提升验证的工作效率和准确性。本文利用UVM验证基于高速串行计算机扩展总线标准(Peripheral Component Interconnect Express,PCIe)开发的交换芯片的全局路由功能,具体工作包括:首先,根据芯片的需求说明书提出特性列表,制定芯片整体架构。重点实现交换芯片架构中全局路由模块的功能,使用该模块完成交换芯片的虚拟交换模式配置。全局路由模块通过读取芯片引脚信息,分配交换芯片的上游端口和下游端口,建立全局路由表并指定管理端口,最终划分1-6个虚拟交换机。其次,使用UVM建造完整的系统级验证平台。根据芯片连接的主机数量,为主机分配参考模型,以此模拟待测设计的功能。按照芯片使能端口的数量分配比对数据的计分板,验证芯片全局路由功能的正确性。分析平台中的关键组件代码,制定完整的系统验证方案。最后,分解测试功能点、编写测试用例、仿真和波形分析。随机化芯片模式和端口使能数,验证交换芯片在不同情景下路由功能的正确性。收集代码及功能覆盖率,最终的收集结果显示:代码覆盖率超过90%,表明设计代码的使用程度达到90%;功能覆盖率达到100%,表示验证功能点100%覆盖。本文设计的验证平台,能适配各种PCIe设备,具有高复用性、便于移植的特点,在后续的相关项目中稍作修改即可复用。同时,用于验证的测试用例采用归一化参数,能自动判定待测设计的运行模式,产生当前模式所需的随机激励,实现一条测试用例覆盖多个功能点。