FPGA软件验证技术(上).ppt

FPGA软件验证技术 1 验证的重要性 验证 顾名思义就是通过仿真 时序分析 上板调试等手段检验设计正确性的过程 在FPGA IC开发流程中 验证主要包括功能验证和时序验证两个部分 2 一 FPGA的开发流程 设计输入 HDL代码 图形或原理图输入 功能验证 也叫前仿真和功能仿真 综合 将HDL代码等设计输入转换成最基本的与或非等逻辑的网表 布局布线 将网表逻辑根据所选器件进行实际单元的连接与映射 时序验证 主要进行电路的时序验证 包括静态时序分析和时序仿真 后仿真 生成烧写文件 进行板上验证 3 二 验证方法 1 设计检查2 功能仿真3 门级仿真4 逻辑等效性分析5 静态时序分析6 时序仿真 4 1 设计检查 编码规则检查代码审查 5 2 功能仿真 对RTL级代码进行功能仿真验证 验证设计逻辑功能是否正确的过程 功能仿真不考虑延时信息 6 2 功能仿真 语句覆盖率和分支覆盖率达100 对未覆盖的语句和分支进行未覆盖原因及影响域分析 测试平台要求 依据测试需求规格说明和测试说明编写testbench文件 应包含被测试可编程逻辑器件的所有外围相关功能 性能 时序等要求的实现 7 3 门级仿真 在逻辑综合完成后 针对综合后网表文件开展仿真测试 与功能仿真内容要求相同 不同之处是将RTL代码换成综合后的网表文件 8 4 逻辑等效性分析 在工具的支持下 对可编程逻辑器件的RTL级代码 逻辑综合后的网表文件 布局布线后网表文件展开两两文件的逻辑等效性对比 人工对工具的比对结果信息进行二次分析 对不等价的比对点展开问题追踪和定位 9 5 静态时序分析 分析逻辑综合或布局布线后得到的静态时序信息 根据信息找出不满足建立 保持时间路径以及不符合约束路径的过程 静态时序分析是套用特定的时序模型 针对特定电路 分析与其是否违反设计者给定的时序限制 10 6 时序仿真 在布局布线完成后开展的仿真 时序仿真考虑门级延时和走线延时 由于时序仿真需要的测试周期较长 在实际测试中应有针对性的展开时序仿真测试 11 三 功能验证的常用方法 1 设计检查2 仿真 12 1 设计检查 依据设计文档或设计准则 对代码和设计的一致性 代码执行标准情况 代码逻辑表达的正确性 代码结构的合理性以及代码的可读性进行审查 设计检查的主要形式 编码规则检查和人工走读代码 13 2 仿真 仿真的主要内容根据测试需求设计测试用例 搭建仿真环境 提供测试激励 在仿真环境中执行测试用例 记录并分析测试结果 14 2 仿真 常用的仿真工具ISEQuartusIIModelsimQuestasim 15 四 测试用例设计方法 功能分解法等价类划分法边界值分析法错误推测法因果图法 16 1 功能分解法 功能分解法是根据规格说明中的描述 按照给定的测试输入 验证输出结果是否与功能描述相一致 一般用于验证基本功能是否实现 例 对TS流同步搜索模块进行测试 17 2 等价类划分法 等价类划分法是把所有可能的输入数据 即程序的输入域划分成若干部分 子集 然后从每个子集中选取少数具有代表性的数据作为测试用例 例 IP地址分类 单播 组播和广播 18 3 边界值分析法 边界值分析法 是对等价分析法的一种补充 由长期的测试工作经验得知 大量的错误是发生在输入输出域的边界上 例 利用GMII接口接收网络数据包 并将网络数据包经过DDR2缓存 由于网络数据包长度不固定 64字节到1514字节 为保证DDR2存储空间有效的利用 将一个网络数据包截成固定长度存储到DDR中 例如进行一次读写操作时仅进行128个字节 边界值 127 128 129 255 256 257等 19 4 错误推测法 错误推测法是基于经验和直觉推测程序中所有可能存在的错误 从而有针对性的设计测试用例的方法 例 以太网数据包打包输出 打包中各个以太网帧头和帧尾各个字段可能出现错误 例如头部校验和和帧尾CRC添加错误 20 5 因果图法 因果图法是一种利用图解法分析输入的各种组合情况 从而设计测试用例的方法 它适用于检查程序输入条件的各种组合情况 例 解扰卡中解复用操作 设置进行单节目输出 PID过滤操作后 组播输出的数据流需要包含所设置的PID 不包含未设置的PID MPTS FPGA SPTS 21 五 Testbench简介 Testbench是验证HDL设计的主要方法 目前已成为验证高级语言设计的一种标准方法 22 1 Testbench简介 Testbench主要完成以下几个任务 搭建仿真环境实例化被测设计通过向DUT施加测试向量来对DUT进行仿真 向终端输出仿真结果或是向波形窗口输出仿真波形用来检查将实际的结果与预期结果进行比