最佳实践

汤姆•菲茨帕特里克
有功功率控制管理的低功耗设计已成为一个热点话题,尤其是在最近更新的统一格式标准。

通过IEEE 2.1版本3月6日,2013年。UPF值给不同地区的指定功率控制的能力设计,独立于RTL本身。低功耗设计的出现大大增加了功能验证的复杂性,要求验证团队不仅验证设计的功能,但在不同功率条件下。许多EDA工具可用于帮助验证功率控制功能的任务。

首先,让我们简单回顾一下参与的低功耗设计。小的几何图形需要时钟门控之外的额外有功功率控制技术。通常设计划分权力领域,其状态是由电源控制器控制。所有域可以在一个国家权力,权力的领域是开启;一些领域也可以在一个国家权力,权力的域是关掉。一些领域可能有其他州,比如睡眠状态,在这种权力是维护在一定程度上保护状态,但配置以减少泄漏。改变域的状态需要一个控制信号序列(门钟门、隔离、保留权力,等等)。每个功率状态的整体系统对应于一个特定的领域力量的组合状态。因此,从一个系统级的功率状态变化到另一个可能需要更改几个州的个人领域(参见图1)。从验证的角度来看,它就变成了必要验证电源控制器可以正确操作个人权力领域和正确地从一个系统级的状态转移到另一个。随着设计的发展,可以使用几种方法来验证功率控制。

图1:系统级电源状态表。

对于每个领域,都有一组电源信号(VSS, VDD等)以及输出功率开关控制的有限状态机(FSM)。FSM的输入作为输入块的或作为功率控制比特(PCR)登记。无论这样或那样,FSM本身必须经过几个转换以生成所需的适当的控制信号序列影响每个州对于一个给定的权力过渡域(参见图2)。

图2:FSM功率控制

组织控制的一种方法是有一个系统级的FSM可以直接控制所有的域。更可伸缩的解决方案是为每个IP块有其自己的本地功率控制FSM的领域,通常需要一个系统级的FSM与每个局部FSM进行交互。在FSM验证,第一步是使用自动形式分析,确保所有国家都可以达到和其他执行安全检查。确保FSM的正确性,断言可以写正确的行为的控制信号(见图3),以及正确的排序多个域状态的系统转换权力从一个状态到另一个地方。这些断言可以正式或仿真验证。

图3:典型的功率控制协议的信号。

这个分析是一个很好的第一步验证电源控制子系统本身就是为每一个特定的域自洽和满足需求。然而,我们仍然需要验证系统的整体行为。需要验证系统的整体行为导致更高级别的测试,以确保系统中每个功率域行为正确时正确的控制序列。那么我们如何模型的控制序列?

在大多数SoC设计,电源状态实际上是由软件控制的处理器上运行,写入每个块的PCR(或一组块)。如果我们试图验证正确的行为早在这个过程中,说在块级别,我们可以使用一个UVM testbench模型验证的功率控制的目的。权力块是否由输入信号或通过控制寄存器,UVM允许我们模拟系统级控制域的权力状态转换的行为。

如果电源信号作为块级输入驱动,功率控制信号可以被认为是另一个接口。在这种情况下,功率控制信号可以根据所需的协议由UVM代理接收功率控制交易从一个功率控制序列。多个域,每个可以有它自己的能力代理驱动其特定的协议。事务分层可以创建一个系统级的序列,可以执行低级功率控制交易每个域导致状态转换系统级的力量。

功率控制输入一块可以被认为是另一个接口阻止功率控制接口。的UVM testbench将雇用注册层允许PCR和其他寄存器访问的块来完成状态转换的力量。推荐这种方法,因为它允许功率控制事务(它现在只是一个特定类型的注册访问)与其他正常数据交叉事务。这让我们更接近我们的目标系统执行正确的验证我们整合能力状态转换成系统的整体行为。

请注意,在上述两种情况,要么在UVM testbench简单控制电源状态转换为其他功能。没有必要,事实上适得其反,试图管理状态转换的力量通过使用运行时在UVM逐步机制。只需要运行时阶段是run_phase。这是因为它是特别重要的,验证任何域可以关掉,或在其他领域继续正常运行。使用运行时定相模型的州将在不完整的验证结果,或者在无望的复杂阶段安排和相关的基础设施。

一旦你已经准备好组装SoC,您可以很容易地移动UVM基于功率控制这一水平。如果你的处理器模型还不能使用,或者如果你选择不包括最初的集成测试,您可以简单地使用UVM代理主总线/织物,并让它发出PCR命令的不同领域。当你最终包括SoC,这些将被实际软件取代指令序列执行的CPU。这种转变是最好的如果我们可以有一个处理的表达方式比简单的命令在更高层次的抽象UVM序列。导师的工具使这种抽象,事实上,模型的功率控制以及其他CPU-driven交通作为一系列简洁的图形,被映射到UVM CPU或实际软件命令序列。,事实上其中的验证功能允许图形沟通以确保最大覆盖率最小执行时间验证一切权力国家连同所有功能,包括提供的软件的能力与外部刺激的外设SoC模型。当然,最终测试是运行实际的应用程序级软件,包括驱动程序和操作系统,在SoC模型,这种模型需要执行一个模拟器。导师的快速的TBX模拟器可以让你保持你的testbench基础设施执行模型在仿真器,允许数量级速度仿真模型实际软件执行,不牺牲调试或覆盖率分析能力。

我这里所描述的任何技术将帮助你更好地处理你的低功耗设计的验证,但重要的是意识到你需要调整你的思维占一点额外的复杂性。

tom Fitzpatrick在导师图形验证专员。