八通道多协议串行通信控制器的功能验证

迈肯思工控
发布时间:2019-11-28
0 引言
   
集成电路设计过程中,验证占据了设计工作量的70%。验证的精确程度直接影响流片后逻辑功能的正确率,直接关系到芯片设计的成败。另一方面,提高验证工作的效率,将对缩短整个芯片的设计周期、减少产品上市时间具有非常重要的意义。
    随着集成电路进入数百万门ASIC、可复用的知识产权和系统芯片的时代,对验证环境的开发以及使用效率、模块化、层次化、可配置性和可复用性提出了更高的要求。本文以一款八通道多协议的串行通信控制器芯片为载体,介绍了基于总线功能模型的功能验证方法,该方法具有一定通用性。

1 芯片简介、验证计划及验证策略
1.1 芯片简介

    八通道串行通信控制器(以下称通信控制器)用于实现高级链路控制协议的高速串行通信。该芯片支持同步协议、异步协议、HDLC/SDLC等协议,可以在Intel总线模式和Motorola总线模式下使用,是为电信业务特别优化的串行通信控制器,广泛用于时分复用通信应用系统,如时分分组交换网络,局域网网关、网桥等。 
    该通信控制器的总体结构如图1所示,按照功能原理,其硬件结构可分为两个组成部分:总线接口和串行通道控制电路。总线接口包括16位数据总线(DO~D15)、9位地址总线(A0~A8)、控制输入信号、终端请求输出信号、直接内存存取(direct memory access,DMA)接口信号以及地址锁存允许(address latch enable,ALE)信号;串行通道控制电路包括8个相同的、独立的全双工串行接口(串行通道0~7)。每个通道又包括控制逻辑和接收发送FIFO。控制逻辑主要是波特率发生器(BRG),数字锁相环(DPLL),时隙分配电路(TSA),协议控制电路,定时器和编解码电路等模块。同时,该通信控制器具有一个28位的可配置输入、输出全局端口(PA0-7,PB0-7,PC0-7,PDO-3)。

1.2 验证策略分析及验证计划制定
   
该芯片的验证难点在于,通信控制器支持的协议多,功能复杂,各种划分方式以及功能的排列组合数量非常多。具体而言,通信控制器有8个通道,每个通道有32个8位配置寄存器,平均每个配置寄存器约有10种配置值,寄存器配置排列组合的数量更是惊人。
    针对上述难点,所采取的验证策略是,芯片的功能验证分类按数据传送协议将验证分为异步、同步、HDLC和并口四类,每一类按照总线接口又分为Intel总线和Motorola总线,再按照数据传送类型分为中断模式和DMA模式,基于该分类方法验证通信控制器的各项可配置功能,如CRC检验、奇偶校验、流量控制等。

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