基于UVM的SPI设计与验证-软件工程专业论文.docx
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学校代码 分类 号
10701
TN4
学 号 1211122873
密 级 公开
西安电子科技大学
硕士学位论文
基于 UVM 的 SPI 设计与验证
作者姓名：曹亚晨
工程领域：软件工程
学位类别： 工程硕士
学校导师姓名、职称：贾护军副教授
企业导师姓名、职称： 陈阳工程师
提交日期：
2015 年 1 月
The Design and Verification of SPI Based on UVM
A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY
in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master
in Software Engineering
By Caoyachen
Supervisor: Prof. Jia hujun January 2015
西安电子科技大学
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西安电子科技大学
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摘 要
随着 SOC（System on Chip）设计规模的快速发展和 IP（Intellectual Property） 的大量采用，验证已经成为了制约芯片设计的瓶颈。验证贯穿了整个芯片设计流 程，高效的验证既可以保证设计功能的正确性，又能提高设计的生产率，为加速 芯片上市时间提供强有力的保障。验证可以分为功能验证和时序验证两大部分。
本文主要研究的是 SOC 验证的核心——数字功能验证。首先调研当前 SoC 的 背景，研究的目的与意义以及国内外研究现状。证明验证的重要性。分析目前验 证面临的挑战，总结当前主流的功能验证技术，提出应对这些挑战所采用的一些 验证技术和方法，包括约束随机验证、覆盖率驱动验证和断言等验证方法。 SystemVerilog 验证语言集成了面向对象编程以及受约束的随机激励，为功能验证 提供了强大的支持。UVM 验证方法学是以 SystemVerilog 为基础所建立的一个库， 它提供了一系列的接口，使得验证平台的搭建变得简单，从而能够更方便的完成 验证。
SPI 是一种常用的标准串行接口，Si4432 是一款高性能射频收发器。本文以 Si4432 芯片中的 SPI 控制接口为基础实现芯片的功能验证。通过分析 SPI 协议， 深入研究 SPI 的原理和基本结构，以及 SPI 工作模式、SPI 传输模式。采用 Verilog HDL 语言完成了对 SPI 接口的设计。
本文的重点是对设计的 SPI 进行功能验证。先通过 SPI 的设计总结出了验证平 台的主要架构，然后结合 UVM 验证方法学设计并使用硬件验证语言编写了一个验 证平台。最后对验证平台进行优化。采用虚接口完成多种激励的同步，使验证平 台可以同时进行寄存器的配置和正常包的发送。其次改用 FIFO 的形式连接组件， 主要使记分板能共主动接受数据。增加注入非正常激励的功能，实现整个验证平 台的完备性。通过回调的方式，完成对驱动器和监视器的改进，使验证平台能够 用于多个项目设计中，从而提高了验证平台可重用性。
本章最后对验证平台进行覆盖率的测试。通过观测功能覆盖率来调整验证激 励的生成方式，让激励尽可能完备，使代码覆盖率和功能覆盖率都达到 100%，实 现验证平台的正确性并且完成对 SPI 设计的验证。
关键词： SPI，UVM，功能验证，验证平台
论文类型：应用基础研究
ABSTRACT
With the rapid development of the SoC (System
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