基于VMM驗證方法學的MCU驗證環(huán)境

4.2 指令數(shù)據(jù)包以及Scenario Generator

在VMM環(huán)境中，所有的數(shù)據(jù)都是擴展vmm_data得到，在這里首先對指令分類，相同格式的指令皆為同一類型，具體部分分類表格如表1中所示。

分類的依據(jù)在于指令格式，例如對從工作寄存器Rn到A的操作，或是從直接地址Rx到A的操作，這樣可以通過約束一個種類來隨機化指令格式，生成指令格式以后可以根據(jù)指令格式來填入相應的隨機值。首先就是約束指令格式對應的指令，代碼如：

constraint add_mode_decide_kind{

(addr_mode==RN_A) -> kind inside {MOV， ADD， ADDC， SUBB， XCH， ANL， ORL， XRL};

(addr_mode==RX_A) -> kind inside {MOV， ADD， ADDC， SUBB， XCH， ANL， ORL， XRL};

…………}

然后約束對應的寄存器地址，立即數(shù)，相對地址等，代碼如：

constraint inst_valid{

di_x inside {[0:255]};

reg_y inside {[0:255]};

reg_i inside {0， 1};

reg_n inside {[0： 7]};

…。}

得到了指令的格式，隨機得到指令，指令參數(shù)，在以上約束下就可以生成一條符合語法的指令。通過在TestCase中約束指令格式，或是地址數(shù)據(jù)就可以在TestCase中控制Generator生成的指令，通過變換隨機種子就可以生成不同類型的指令集合。

使用宏定義對數(shù)據(jù)類擴展就可以得到數(shù)據(jù)類的Generator和Channel：

`vmm_channel(inst)

`vmm_scenario_gen(inst， “inst”)

每次scenario Generator生成一條指令，并且通過channel傳遞給Driver?？梢詫⒁幌盗屑s束做為一個scenario，這樣可以控制指令與指令之間的關系，將一系列scenario合并可以生成更多的隨機組合，例如：

$void(scenario_kind) == R0_OP -> {

foreach(items[i]){

items[i].addr_mode inside {0，1，2，4，5，6，7，8，10，11，12，13，14，21，22，23，24，26，27，28=};

items[i].reg_x inside {0};

items[i].reg_n inside {0};

items[i].reg_i inside {0};

}

}

驗證這里能夠做到盡可能大量重復地測試某些指令的集合，以便將一些邊緣情況測到，例如實際應用上會反復使用累加器或是反復調(diào)用R0-R7，都可以通過約束來實現(xiàn)。大量隨機的代碼測試下，可以給出更邊緣的TestCase，盡可能地測試到一些邊緣情況。

4.3 Driver

這里Driver實現(xiàn)了Transactor的功能，除了實現(xiàn)將asm代碼匯編，將16進制代碼讀入ROM模型中，還要調(diào)用MCU的C模型并產(chǎn)生結果，供后續(xù)ScoreBoard對比。

由于匯編器需要將所有指令代碼讀入進行統(tǒng)一匯編，由Generator生成的所有指令代碼在Driver中會被寫入asm文件，通過DPI調(diào)用一個匯編的 C function來處理這個asm文件，生成一個HEX 代碼文件，Driver可以讀入這個HEX 代碼，并且寫入一個用SystemVerilog實現(xiàn)的ROM模型中，另外通過DPI調(diào)用一個C的MCU仿真器，可以實時寫出每一條指令MCU的SFR、 RAM狀態(tài)，同樣這些狀態(tài)都保留在單獨的文件中，以作為ScoreBoard的輸入。

因為MCU的指令組合可以說是無法測全的，真正的測試往往要發(fā)生在應用代碼測試上，Driver除了可以接受從channel中得到的指令，也可以直接從外部文件得到asm代碼或是16進制代碼，這樣已有的MCU測試代碼或是應用程序都可以在這個環(huán)境中直接調(diào)用。此外，中斷的外部輸入也有隨機的數(shù)據(jù)灌入，外部端口的輸入數(shù)據(jù)也是在指令數(shù)據(jù)包中產(chǎn)生，并且由TestCase控制的。MCU工作方式的特殊性，導致Driver相對于驗證環(huán)境較為獨立，與驗證環(huán)境的接口都是磁盤文件。

4.4 C模型

環(huán)境中使用兩個C模型：匯編器和仿真器，將asm代碼匯編成為16進制代碼，并仿真16進制代碼。通過DPI調(diào)用C函數(shù)如下：

import “DPI” function void asmb_r(string in_file， string out_file);

import “DPI” function void siml(int run_for_n_ins， string in_file2， string in_file1， string in_file， string out_file， string out_file2， string out_file3， string out_file4);

如Driver所示，輸入輸出都是磁盤文件。匯編器通過查表將指令翻譯成16進制代碼，對于變量將用哈希表實現(xiàn)，通過查表替換，插入校驗碼，最后得出的16進制代碼，作為MCU的C模型仿真輸入，并且由Driver的ROM模型讀入。

仿真器輸入16進制代碼，通過先解碼16進制代碼，然后逐條執(zhí)行代碼，所有memory都是在C中實現(xiàn)，每個指令分別調(diào)用相應的函數(shù)，此外還有相應的中斷函數(shù)處理中斷，在每一條指令后寫出SFR，Internal RAM以及External RAM中的值到磁盤文件中，以作為RTL仿真的參照，C模型的結果直接影響整個驗證的準確性，因為RTL是由時鐘驅(qū)動，而C模型是不帶時序關系，有些指令的執(zhí)行結果需要根據(jù)時序做部分調(diào)整，調(diào)整模型在驗證中占去較多資源。

4.5 memory模型

MCU外圍連接了四個外部memory，包括Internal SFR、Internal RAM、External SFR以及External RAM。在驗證MCU時，memory中的值就可以保證MCU的工作狀態(tài)，因此在驗證中，MCU的外部memory都是用SystemVerilog實現(xiàn)的行為模型，除了通過interface io來響應MCU的讀寫要求之外，還有數(shù)據(jù)通道通往ScoreBoard，這里每個MCU時鐘都會將memory值記錄下來送往ScoreBoard，由于Internal SFR、Internal RAM、External SFR僅有128 byte，數(shù)據(jù)量較小，可以每個時鐘周期來檢查，但對于External RAM有64k byte，對比或是傳輸都比較耗費資源。另外，對External RAM的操作并不多，這里實現(xiàn)的是在Testcases中約束對于External RAM的地址都為低256 byte，這樣可以有效地控制數(shù)據(jù)量并且在每個時鐘周期檢查memory狀態(tài)，另外一種可選方式是每隔一定數(shù)量的指令來對比External RAM的值，同樣對仿真影響較小。

4.6 ScoreBoard

ScoreBoard收集到從各個memory傳遞過來的memory值，因此對應一塊memory就會有一塊ScoreBoard，對比通過讀取 MCU 的C模型寫出的memory狀態(tài)值，由于MCU模型寫出的值是每條指令執(zhí)行之后的值而memory傳遞過來的數(shù)據(jù)為每個時鐘周期，這里 ScoreBoard不但要負責解讀C模型寫出的參照memory結果文件，通過參照將確認每個指令執(zhí)行時鐘周期長度，然后從memory模型傳遞過來的數(shù)據(jù)中選取該指令執(zhí)行之后一個時鐘周期的數(shù)據(jù)與參照數(shù)據(jù)進行對比，考慮到部分數(shù)據(jù)會有延遲，ScoreBoard在對比時，不僅僅考慮當前比較時間點上的數(shù)據(jù)，如果對比失敗，ScoreBoard的自檢會進入子線程，繼續(xù)讀取memory傳遞過來的數(shù)據(jù)，考慮到MCU支持指令延遲操作最多8個時鐘周期，如果在后續(xù)16個周期內(nèi)得到正確的值，ScoreBoard會認為結果正確，并且中止子線程返還檢查成功標志。