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)議的功能驗證。在VMM驗證方法學(xué)架構(gòu)下，實現(xiàn)TC9012協(xié)議編碼功能驗證，通過多變量參數(shù)化TC9012協(xié)議建模，能覆蓋到所有場景的驗證。并在driver/monitor/scoreboard之間增加同步握手機(jī)制，使驗證組件在數(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)比對上完全可控。

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

1　TC9012協(xié)議簡介

TC9012通信協(xié)議使用脈沖位置編碼方式(PPM)對各比特數(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，每個脈沖為560us時間寬度，邏輯1發(fā)送比特占據(jù)2.25ms時間寬度，邏輯0發(fā)送比特占據(jù)1.12ms時間寬度，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。用戶碼是連續(xù)兩次8比特數(shù)據(jù)原碼，數(shù)據(jù)碼是8比特數(shù)據(jù)原碼以及8比特數(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

用戶操作紅外發(fā)射器時，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時間長度發(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　驗證對象分析

紅外接收電路首先對接收信號進(jìn)行去毛刺過濾，避免后續(xù)協(xié)議引擎在解碼時造成干擾，從而誤報出脈沖寬度違例以及數(shù)據(jù)格式違例等的接收錯誤。然后協(xié)議解碼引擎對過濾毛刺后的信號進(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，會把解碼信息分別更新到用戶碼和數(shù)據(jù)碼寄存器，并在數(shù)據(jù)處理完成后產(chǎn)生一個中斷信號送出。寄存器的訪問操作通過AHB總線實現(xiàn)。

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

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

（3）一幀數(shù)據(jù)，只要有任何一個錯誤，均不會產(chǎn)生中斷，并且用戶碼和數(shù)據(jù)碼的寄存器不會更新，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濾功能可以旁路。

（5）模塊使能可以打開或關(guān)閉。

（6）中斷信號只能寫寄存器清除，否則中斷信號一直保持。

（7）用戶碼不匹配、數(shù)據(jù)碼不匹配，以及接收出錯指示信號既可寫寄存器清除，也能在下一幀正確數(shù)據(jù)來后自動清除。

（8）檢測到重復(fù)碼的狀態(tài)指示信號，只能通過寫寄存器清除。

圖3　驗證環(huán)境架構(gòu)

3　驗證架構(gòu)實現(xiàn)

驗證對象有兩個接口，AHB總線負(fù)責(zé)寄存器讀寫訪問，串行輸入輸出負(fù)責(zé)協(xié)議信號接收和中斷輸出。解碼過程中，如果接收到正確非重復(fù)碼，會把接收信號解碼信息更新進(jìn)用戶碼和數(shù)據(jù)碼寄存器，并在解碼完成后產(chǎn)生中斷信號，所以可以運用中斷信號作為讀解碼信息寄存器的標(biāo)志信號；如果接收到正確重復(fù)碼，并不一定就會產(chǎn)生中斷信號，此時可以在每幀重復(fù)碼數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，觸發(fā)一個事件，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)一個事件，通知計分板組件scoreboard去做數(shù)據(jù)比對，并在數(shù)據(jù)比對完成后觸發(fā)一個事件通知driver去取新的一幀數(shù)據(jù)并將激勵施加給DUT。而driver在每一幀激勵數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，等待計分板給出數(shù)據(jù)比對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、采樣、比較之間就有了同步握手機(jī)制。整個驗證環(huán)境實現(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　實際仿真結(jié)果及分析

在驗證環(huán)境開發(fā)時，開發(fā)重點是協(xié)議模型實現(xiàn)。對于一幀數(shù)據(jù)，包括了導(dǎo)引碼、用戶碼、數(shù)據(jù)碼和同步位。對于導(dǎo)引碼，分別對導(dǎo)引碼的高低電平、脈沖寬度參數(shù)化；對于用戶碼和數(shù)據(jù)碼，對每一比特信息，將其高低電平以及脈沖寬度參數(shù)化；對于同步位，將其高電平以及脈沖寬度參數(shù)化。一幀完整的數(shù)據(jù)，任何一個變量不符合協(xié)議約定，均認(rèn)為出錯，所以通過對各變量隨機(jī)約束，能夠覆蓋到所有的驗證場景。實際仿真波形如圖4、圖5所示。

5　結(jié)論

在驗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)比對協(xié)同，保證驗證環(huán)境里各組件在同一時刻使用的是同一幀數(shù)據(jù)，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)幀亂序。在協(xié)議建模時，對一幀數(shù)據(jù)的每一部分都參數(shù)化，并根據(jù)工作場景對各參數(shù)設(shè)置約束，通過大量跑隨機(jī)仿真用例，能夠覆蓋到所有場景，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)計與驗證。

作者簡介：