炬芯（珠海）科技有限公司　聶玉慶西安聯(lián)合學(xué)院　許　悅

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TC9012協(xié)議功能驗(yàn)證

炬芯（珠海）科技有限公司聶玉慶
西安聯(lián)合學(xué)院許悅

【摘要】本文討論TC9012編碼協(xié)議的功能驗(yàn)證。在VMM驗(yàn)證方法學(xué)架構(gòu)下，實(shí)現(xiàn)TC9012協(xié)議編碼功能驗(yàn)證，通過(guò)多變量參數(shù)化TC9012協(xié)議建模，能覆蓋到所有場(chǎng)景的驗(yàn)證。并在driver/monitor/scoreboard之間增加同步握手機(jī)制，使驗(yàn)證組件在數(shù)據(jù)幀發(fā)送、壞數(shù)據(jù)幀丟棄、正確數(shù)據(jù)幀采樣、數(shù)據(jù)比對(duì)上完全可控。

【關(guān)鍵詞】TC9012協(xié)議；VMM驗(yàn)證方法學(xué)；同步握手機(jī)制；解碼引擎

1　TC9012協(xié)議簡(jiǎn)介

TC9012通信協(xié)議使用脈沖位置編碼方式(PPM)對(duì)各比特?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，該編碼方式效率高，抗干擾性能好。支持38KHz載波頻率，每個(gè)脈沖為560us時(shí)間寬度，邏輯1發(fā)送比特占據(jù)2.25ms時(shí)間寬度，邏輯0發(fā)送比特占據(jù)1.12ms時(shí)間寬度，調(diào)制載波占空比為1/3。

一完整數(shù)據(jù)幀為108ms，包括導(dǎo)引碼、用戶(hù)碼、數(shù)據(jù)碼以及同步位。導(dǎo)引碼包括4.5ms寬度載波作為紅外接收器增益參數(shù)和4.5ms載波關(guān)斷波形。用戶(hù)碼是連續(xù)兩次8比特?cái)?shù)據(jù)原碼，數(shù)據(jù)碼是8比特?cái)?shù)據(jù)原碼以及8比特?cái)?shù)據(jù)反碼，發(fā)送兩次是為提高可靠性考慮。最后是同步位，用于確定數(shù)據(jù)碼反碼最后一比特是邏輯0還是邏輯1。一完整數(shù)據(jù)幀格式如圖1所示。

圖1　完整一幀數(shù)據(jù)格式

用戶(hù)操作紅外發(fā)射器時(shí)，如果一直按住按鍵，TC9012協(xié)議碼指令也僅發(fā)送一次，并在每間隔108ms時(shí)間長(zhǎng)度發(fā)送一幀重復(fù)碼，重復(fù)碼包含4.5ms高電平增益脈沖和4.5ms低電平脈沖，以及1比特邏輯1或邏輯0，還有560us高電平脈沖同步位。數(shù)據(jù)傳送波形以及重復(fù)碼數(shù)據(jù)格式如圖2所示。

圖2　數(shù)據(jù)幀傳送波形和重復(fù)碼數(shù)據(jù)格式

2　驗(yàn)證對(duì)象分析

紅外接收電路首先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行去毛刺過(guò)濾，避免后續(xù)協(xié)議引擎在解碼時(shí)造成干擾，從而誤報(bào)出脈沖寬度違例以及數(shù)據(jù)格式違例等的接收錯(cuò)誤。然后協(xié)議解碼引擎對(duì)過(guò)濾毛刺后的信號(hào)進(jìn)行解碼。輸入一幀有效數(shù)據(jù)，解碼引擎數(shù)據(jù)處理時(shí)，會(huì)把解碼信息分別更新到用戶(hù)碼和數(shù)據(jù)碼寄存器，并在數(shù)據(jù)處理完成后產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)送出。寄存器的訪問(wèn)操作通過(guò)AHB總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)。

（1）一幀非重復(fù)碼，只有導(dǎo)引碼、用戶(hù)碼、數(shù)據(jù)碼以及同步位每一部分都正確時(shí)，才產(chǎn)生中斷，并且用戶(hù)碼和數(shù)據(jù)碼的寄存器會(huì)更新。

（2）一幀重復(fù)碼，只有導(dǎo)引碼、1bit有效信號(hào)以及同步位都正確，并且上一幀為正確非重復(fù)碼，才會(huì)產(chǎn)生中斷，否則就算連續(xù)兩幀正確重復(fù)碼，也不會(huì)產(chǎn)生中斷。并且用戶(hù)碼和數(shù)據(jù)碼寄存器不會(huì)更新，而是保持上一次正確非重復(fù)碼后的值。

（3）一幀數(shù)據(jù)，只要有任何一個(gè)錯(cuò)誤，均不會(huì)產(chǎn)生中斷，并且用戶(hù)碼和數(shù)據(jù)碼的寄存器不會(huì)更新，而是保持上一次正確非重復(fù)碼后的值。

（4）接收電路的去毛刺過(guò)濾功能可以旁路。

（5）模塊使能可以打開(kāi)或關(guān)閉。

（6）中斷信號(hào)只能寫(xiě)寄存器清除，否則中斷信號(hào)一直保持。

（7）用戶(hù)碼不匹配、數(shù)據(jù)碼不匹配，以及接收出錯(cuò)指示信號(hào)既可寫(xiě)寄存器清除，也能在下一幀正確數(shù)據(jù)來(lái)后自動(dòng)清除。

（8）檢測(cè)到重復(fù)碼的狀態(tài)指示信號(hào)，只能通過(guò)寫(xiě)寄存器清除。

圖3　驗(yàn)證環(huán)境架構(gòu)

3　驗(yàn)證架構(gòu)實(shí)現(xiàn)

驗(yàn)證對(duì)象有兩個(gè)接口，AHB總線(xiàn)負(fù)責(zé)寄存器讀寫(xiě)訪問(wèn)，串行輸入輸出負(fù)責(zé)協(xié)議信號(hào)接收和中斷輸出。解碼過(guò)程中，如果接收到正確非重復(fù)碼，會(huì)把接收信號(hào)解碼信息更新進(jìn)用戶(hù)碼和數(shù)據(jù)碼寄存器，并在解碼完成后產(chǎn)生中斷信號(hào)，所以可以運(yùn)用中斷信號(hào)作為讀解碼信息寄存器的標(biāo)志信號(hào)；如果接收到正確重復(fù)碼，并不一定就會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)，此時(shí)可以在每幀重復(fù)碼數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，觸發(fā)一個(gè)事件，通知數(shù)據(jù)采樣監(jiān)控組件monitor可以去讀解碼信息寄存器。讀解碼信息寄存器完成后，觸發(fā)一個(gè)事件，通知計(jì)分板組件scoreboard去做數(shù)據(jù)比對(duì)，并在數(shù)據(jù)比對(duì)完成后觸發(fā)一個(gè)事件通知driver去取新的一幀數(shù)據(jù)并將激勵(lì)施加給DUT。而driver在每一幀激勵(lì)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，等待計(jì)分板給出數(shù)據(jù)比對(duì)完成的通知再去取新的一幀數(shù)據(jù)。這樣每一幀數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)、采樣、比較之間就有了同步握手機(jī)制。整個(gè)驗(yàn)證環(huán)境實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖4　正常一幀非重復(fù)碼波形

圖5　正常一幀重復(fù)碼波形

4　實(shí)際仿真結(jié)果及分析

在驗(yàn)證環(huán)境開(kāi)發(fā)時(shí)，開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是協(xié)議模型實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一幀數(shù)據(jù)，包括了導(dǎo)引碼、用戶(hù)碼、數(shù)據(jù)碼和同步位。對(duì)于導(dǎo)引碼，分別對(duì)導(dǎo)引碼的高低電平、脈沖寬度參數(shù)化；對(duì)于用戶(hù)碼和數(shù)據(jù)碼，對(duì)每一比特信息，將其高低電平以及脈沖寬度參數(shù)化；對(duì)于同步位，將其高電平以及脈沖寬度參數(shù)化。一幀完整的數(shù)據(jù)，任何一個(gè)變量不符合協(xié)議約定，均認(rèn)為出錯(cuò)，所以通過(guò)對(duì)各變量隨機(jī)約束，能夠覆蓋到所有的驗(yàn)證場(chǎng)景。實(shí)際仿真波形如圖4、圖5所示。

5　結(jié)論

在驗(yàn)證組件之間增加握手機(jī)制，控制每一幀數(shù)據(jù)發(fā)送、采樣和數(shù)據(jù)比對(duì)協(xié)同，保證驗(yàn)證環(huán)境里各組件在同一時(shí)刻使用的是同一幀數(shù)據(jù)，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)幀亂序。在協(xié)議建模時(shí)，對(duì)一幀數(shù)據(jù)的每一部分都參數(shù)化，并根據(jù)工作場(chǎng)景對(duì)各參數(shù)設(shè)置約束，通過(guò)大量跑隨機(jī)仿真用例，能夠覆蓋到所有場(chǎng)景，并達(dá)到覆蓋率出口條件。

參考文獻(xiàn)

[1]Verification Methodology Manual for SystemVerilog.Janick Bergeron, Eduard Cerny,Alan Hunter,Andrew Nightingale. ISBN-10: 0-387-25556-7.

[2]VMM User Guide. July 2011, Synopsys.

[3]VMM Golden Reference Guide.First Edtion, January 2010. ISBN:0-9547345-7-2.

[4]TC9012紅外解碼.深圳市明芯微電子有限公司.

聶玉慶（1978－），男，陜西漢中人，碩士，工程師，研究方向：數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。

作者簡(jiǎn)介：