VMM驗證方法在AXI總線系統(tǒng)中的實現

后文的敘述都將圍繞著這幾方面展開。

AXI-VIP的集成

如前所述，VMM方法具備抽象分層結構、有九個執(zhí)行步驟等優(yōu)點，但它只是一個通用的方法，能否符合前邊提出的四點判定標準還成問題。舉例來說，計算所的AXI主設備(master)仿真模型是以Verilog編寫的，無法在短期內實現與VMM平臺的互聯；完整的AXI協(xié)議檢測，對本所第一顆基于該總線的片上系統(tǒng)顯得尤為重要；由于時間倉促，AXI仿真模型還有待修正。這些都是項目進程中無法回避的問題，而VMM方法本身又沒有提供解決方法。

1. 商用驗證模型

AXI驗證模型(VIP)是Synopsys公司的商用模型，可配置、數據交易嚴格符合AXI協(xié)議，具備完整的協(xié)議檢查功能。最重要的一點是，AXI-VIP提供與VMM平臺的接口。實際上，這個VIP本身就實現了VMM平臺的驅動部件(Driver)加監(jiān)控部件(Monitor)的功能：向下層是與DUT通過端口相聯，向上層則有基于vmm_channel/vmm_xactor_callbacks的數據傳輸管道。如圖2所示，除Test、Generator和Scoreboard之外的部分，AXI-VIP都已實現。這個商用模型對開發(fā)進度的實際貢獻將取決于工程師能否快速上手。換言之，VIP的易用性決定了它的價值。

有鑒于此，Synopsys公司提供一個基于AXI-VIP的VMM范例。其中，DUT部分以AXI Bus VIP替代，TB部分實現了如圖2所示的分層架構。工程師作為用戶只需做如下修改，便能得到包含有簡單數據交易、自檢測、覆蓋率統(tǒng)計等功能的驗證平臺：替換DUT，并修改接口信號名；改寫測試例test_1的約束條件，得到自己的測試例；增加對DUT的配置操作。上述工作于一天內完成，仿真輸出結果有波形文件、Log文件及覆蓋率報告。

2. AXI-VIP支持的類

AXI- VIP定義的類都有相同的前綴名“dw_vip_axi”，它們構成vmm_env當中的大部分：

a. dw_vip_axi_master_rvm；

b. dw_vip_axi_slave_rvm；

c. dw_vip_axi_monitor_rvm；

d. dw_vip_axi_master_transaction_scenario_gen；

e. dw_vip_axi_port_model_configuration；

f. dw_vip_axi_system_model_configuration；

g. dw_vip_axi_master_transaction_channel；

h. dw_vip_axi_slave_resp_transaction_channel；

i. dw_vip_axi_monitor_transaction_channel。

這些類將例化產生主設備部件、從設備部件、監(jiān)控部件、配置對象、數據對象和數據傳輸管道等等。它們有著各自的變量、函數，提供了豐富的控制功能，涵蓋所有類型的操作。

功能的完備并未損害AXI-VIP的易用性，這點在項目中得到了印證。通過三天的培訓與實做，工程師們能夠通過修改約束條件來隨機產生測試向量，按照芯片測試規(guī)范改寫自動比對機制，添加功能覆蓋點，并利用AXI監(jiān)控部件自動檢查協(xié)議并收集與AXI協(xié)議相關的覆蓋率。

這當中，按照芯片測試規(guī)范改寫“自動比對機制”沒有現成的VMM基本類可用。我們是從Synopsys提供的簡單范例入手，利用AXI-VIP提供的回調函數集，獲取數據交易信息，并實時地比對流出與流入數據。如同其他的驗證系統(tǒng)，這部分工作是最多樣化，也是最為核心的任務，所以占用三天當中的大部分時間，也在意料之中。

基于VMM的Scoreboard實現

本所驗證組以VMM方法為指導，利用AXI-VIP提供的回調函數集，快速建立了該測試平臺的自動比對機制。盡管還不能最終應用在十幾個主/從設備的全系統(tǒng)中，但是，由于這部分代碼封裝在自定義的Scoreboard類當中，可重用、可擴展，并且符合VMM平臺的接口要求，可以很方便地合入將來的系統(tǒng)中。該Scoreboard類的核心部分SystemVerilog代碼由Synopsys提供，如圖3所示。

圖3：自檢測單元的結構框圖。

左端是主設備數據緩沖及比對，右端為從設備數據緩沖及比對，中間的1到N和N到1轉換，實現數據比對任務的分配。N個從設備的比對代碼，都擴展自相同的類。正因為這種設計它是可無限擴展的?；诒卷椖恐挥袃蓚€主設備的特點，我們對左邊的結構做了大幅度簡化。

核心的比對部分之外，關鍵任務就是實時地獲取各主/從設備的數據流。這在AXI-VIP(也包括Synopsys公司的其他VIP)中，已經有現成函數可用。本所工程師在兩天時間內就學會使用，并結合實際完成了代碼的開發(fā)與調試。

AXI-VIP包括主設備、從設備與監(jiān)控設備，它們在數據交易的幾個關鍵點將得到一次函數回調的機會，如表1所示。

表1：回調函數與相應管道的對應關系表。

依據這些回調函數對應的數據交易階段，我們選取主設備的post_input_channel_get，從設備的pre_output_channel_put兩函數來獲取交易數據。

其它函數也可以用來獲取數據，如監(jiān)控設備的pre_activity_channel_put，就可以得到輸入、輸出兩方面的數據。具體請參看AXI-VIP使用手冊。另外，VMM回調函數還可以用于控制驗證流程、插入錯誤數據等等，限于篇幅，本文不再展開。

本文小結

因為芯片驗證工作的趨勢是需要更多的軟件知識和技巧。本文以中科院計算所的SoC項目為例，講解了如何充分利用專業(yè)的驗證語言基本庫和商用的仿真模型快速建立測試平臺。文中詳細介紹了各部件的使用和AXI-VIP對象如何納入VMM框架，以及這樣做的實際意義。

VMM方法基于SystemVerilog語言，提供了完整的函數庫，而作為補充的AXI-VIP，功能完備且易用性強?；谶@一新方法，本所驗證組工程師在五個工作日內快速建立了一套可方便擴展的測試平臺。建立新系統(tǒng)的過程中，發(fā)現一個設計的漏洞，充分體現了該方法的高效性。