在軟硬件協(xié)同仿真環(huán)境中，完全可以采用基于VMM的驗(yàn)證架構(gòu)，但軟硬件協(xié)同仿真環(huán)境較一般的純邏輯集成驗(yàn)證環(huán)境難度大，主要體現(xiàn)在軟硬件協(xié)同仿真環(huán)境岡為仿真過(guò)程中有軟件代碼在執(zhí)行，同時(shí)驗(yàn)證環(huán)境也在執(zhí)行，因此如何將軟件代碼和硬件環(huán)境協(xié)調(diào)起來(lái)是關(guān)鍵。在仿真過(guò)程中，軟件和驗(yàn)證環(huán)境之間需要建立一種通信機(jī)制，如可以通過(guò)中斷通信，也可以通過(guò)某一特殊信號(hào)線通信。軟硬件協(xié)同仿真環(huán)境中，某一項(xiàng)功能點(diǎn)的測(cè)試常常需要軟硬件兩條測(cè)試用例TC，軟件TC需要驅(qū)動(dòng)代碼，而一般的集成測(cè)試用例不需要軟件TC和驅(qū)動(dòng)。典型的VMM的驗(yàn)證架構(gòu)如圖4所示。

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　　驗(yàn)證的總體架構(gòu)是分層次的，層次化的驗(yàn)證環(huán)境具有很好的擴(kuò)展性和重用性，各個(gè)層次完成自己特定的功能。Test層又叫TC層，主要完成數(shù)據(jù)激勵(lì)的定義、環(huán)境的控制工作。Generator層定義的數(shù)據(jù)“模板”，產(chǎn)生各種數(shù)據(jù)激勵(lì)。Function Layer層完成輸入和輸出數(shù)據(jù)激勵(lì)的收集，進(jìn)行自動(dòng)比對(duì)。Command Layer層主要按接口時(shí)序收發(fā)數(shù)據(jù)，同時(shí)將一些底層方法(如數(shù)據(jù)讀寫(xiě)等)進(jìn)行封裝。Signal Layer層主要是完成接口信號(hào)連接工作。不同的人關(guān)注不同層次，一般的驗(yàn)證人員只需要在Test層工作，編寫(xiě)測(cè)試向量。只有搭建環(huán)境的驗(yàn)證人員才需了解各個(gè)層次。驗(yàn)證架構(gòu)的層次化降低了驗(yàn)證環(huán)境復(fù)雜度和環(huán)境維護(hù)成本，提升了驗(yàn)證效率。

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　　本文基本采用圖4的驗(yàn)證環(huán)境架構(gòu)的思路，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，添加相應(yīng)組件。VMM驗(yàn)證環(huán)境架構(gòu)如圖5所示，環(huán)境數(shù)據(jù)流從測(cè)試用例Test Case開(kāi)始，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)包產(chǎn)生器Generator和數(shù)據(jù)處理器Transactor送給BFM處理，BFM把驗(yàn)證環(huán)境的抽象層次從信號(hào)級(jí)抽象到Transaction級(jí)，在實(shí)現(xiàn)上只做時(shí)序轉(zhuǎn)換功能，利于重用。從發(fā)送方向看，BFM只負(fù)責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給DUT;從接收方向看，BFM只負(fù)責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)給Transactor，實(shí)現(xiàn)任何數(shù)據(jù)的解析。Monitor抓取接口上的信號(hào)，并分析各組控制信號(hào)之間的邏輯時(shí)序關(guān)系，檢查其是否滿足協(xié)議所規(guī)定的邏輯時(shí)序關(guān)系，同時(shí)把監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)組送到RM解析。與BFM一樣，Monitor只實(shí)現(xiàn)時(shí)序轉(zhuǎn)換功能，不做數(shù)據(jù)解析。從Monitor上采樣數(shù)據(jù)再送入RM，是基于重用的角度考慮。參考模型(RM)用于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)響應(yīng)，Check組件將RM的輸出數(shù)據(jù)與被觀測(cè)響應(yīng)進(jìn)行比較。

　　該驗(yàn)證環(huán)境架構(gòu)還添加斷言(Assertion)來(lái)提高觀察和定位設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。斷言是檢查DUT中信號(hào)行為是否正確的觀察器，用來(lái)描述被預(yù)期的特定性質(zhì)。本文采用的斷言為SVA斷言語(yǔ)言，可以應(yīng)用到設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)階段，還可以統(tǒng)計(jì)功能覆蓋率。

　　5 基于DSM的軟硬件協(xié)同仿真調(diào)試

　　由于DSM模型在仿真過(guò)程中，會(huì)將ARM執(zhí)行的每一步動(dòng)作打印出來(lái)，生成一個(gè)log.eis文件，由該文件給出的信息定位問(wèn)題非常方便，如圖6所示。

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　　圖中第1列表示程序執(zhí)行到ARM的第幾個(gè)時(shí)鐘周期。第2列是ARM執(zhí)行的指令類型。第3列的CCFAIL表示條件執(zhí)行時(shí)是否執(zhí)行，如果條件執(zhí)行了，則不打印CCFAIL，反之則打印出CCFAIL。第4列是ARM執(zhí)行的機(jī)器碼。最后幾列是詳細(xì)的ARM執(zhí)行的動(dòng)作，從圖中可以看出ARM執(zhí)行哪一步指令，將哪些數(shù)據(jù)讀寫(xiě)到哪些地址。對(duì)應(yīng)的仿真波形圖如圖7所示?？梢钥闯觯琹og.eis完整無(wú)誤地將ARM執(zhí)行的動(dòng)作打印了出來(lái)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　設(shè)計(jì)驗(yàn)證是SoC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，貫穿整個(gè)SoC設(shè)計(jì)過(guò)程。隨著SoC技術(shù)的發(fā)展，軟硬件協(xié)同驗(yàn)證的效率和正確性對(duì)整個(gè)SoC設(shè)計(jì)的影響也越來(lái)越大。相比傳統(tǒng)的軟硬件協(xié)同環(huán)境，本文介紹的環(huán)境速度快，更真實(shí)，調(diào)試也更加容易。該環(huán)境可繼承性好，能夠?yàn)楦鞣NSOC項(xiàng)目開(kāi)發(fā)驗(yàn)證所用。