Верификация контроллеров связи в системах на кристалле

В статье описаны подходы, которые использовались для верификации контроллеров связи в системах на кристалле, разрабатываемых в МЦСТ. Представлен список контроллеров связи, а также их характеристики. Приведены принципы работы контроллеров на уровне транзакций, канальном и физическом, и отмечен их общий функционал. Затем описан общий подход к верификации устройств: принцип проектирования тестовой системы, генерации случайных тестовых воздействий и проверки поведения устройства. Представлена общая структура тестовой системы, основанная на общих свойствах устройств. Она включает компоненты для работы с интерфейсом уровня транзакций (системный агент, реализующий коммуникационный протокол системы на кристалле), интерфейсом физического уровня (физический агент, реализующий коммуникационный протокол между различными системами на кристалле на одной плате), модуль конфигурационного интерфейса, определяющего режим работы устройства, а также модуль проверки. Отмечено, что поскольку устройства исполняют только преобразования транзакций между различными представлениями, заключение о корректности поведения осуществляется на основании простой проверки совпадения входящих и исходящих транзакций. Кроме того, приведены особенности функционала устройств, которые требуют адаптации общего подхода. Объяснено, как верификация данных особенностей работы устройств определила детали структуры тестовых систем. Описано, как замена физического агента на второй контроллер связи позволяет ускорить разработку тестовой системы. Представлены методы и сложности верификации конечного автомата тренировки и состояния линка (LTSSM). Описана структура и принцип работы системных агентов, поддерживающих прямой доступ к памяти (DMA). В заключение приведен список найденных ошибок и направления дальнейшей работы.

Эльбрус, система на кристалле, контроллер связи, Ethernet, DDR4, PCI Express, UVM, автономная верификация

1. Stotland I., Shpagilev D., Starikovskaya N. UVM based approaches to functional verification of communication controllers of microprocessor systems. In Proc. of the 2016 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS).

2. PCI Express Base Specification Revision 3.0, http://pcisig.com/specifications

3. Белянин И., Петраков П., Фельдман В. Функциональная организация и аппаратура сетевого взаимодействий модулей в вычислительном кластере на базе микропроцессоров с архитектурой «Эльбрус». Вопросы радиоэлектроники, серия ЭВТ, вып. 3, 2015 г., стр. 7-20.

4. IEEE Standard for Ethernet. IEEE Std 802.3-2012. 1983 p.

5. IEEE Standard for SystemVerilog — Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language. IEEE Std 1800-2012

6. 2-2017 - IEEE Standard for Universal Verification Methodology Language Reference Manual

7. Стотланд И., Шпагилев Д., Петроченков М. Особенности функциональной веривикации контроллеров высокоскоростных каналов обмена микропроцессорных систем семейства «Эльбрус». Вопросы радиоэлектроники, серия ЭВТ, вып. 3, 2017, стр. 69-75.

8. S. Chitti, P. Chandrasekhar, M. Asha Rani. Gigabit Ethernet Verification using Efficient Verification Methodology. In Proc. of the International Conference on Industrial Instruments and Control (ICIC), 2015, pp.1231-1235.