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数字IC验证与UVM验证及异步FIFO验证笔试心得分享

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简介：
本文档分享了作者在数字集成电路验证领域的学习和考试经验，重点探讨了使用UVM（Universal Verification Methodology）进行验证的方法，并结合实例讲解了异步FIFO的验证技术。适合希望深入理解IC设计验证流程及相关技巧的专业人士参考。 思朗科技2022提前批数字IC验证笔试题要求搭建异步FIFO的UVM环境并进行验证，包括覆盖率收集及错误点分析。题目提供了一个包含完整代码工程的设计项目，并建议有志于IC验证领域的2023届同学参考使用。 在提供的文件夹“asyn_fifo_project\asyn_fifo_uvm”中包含了构建UVM验证环境的源码。仿真工具为Questa Sim。 具体而言，“asyn_fifo_in_pkg.sv”用于驱动和监控异步FIFO输入端口，其中包括以下组件： - **my_transaction** 类定义了在验证平台传递信息的数据结构，包括一个32位动态数组； - **my_driver** 类负责发送激励信号； - **in_monitor** 类监测输入信号的活动； - **my_sequencer** 类是UVM环境中不可或缺的一部分，用于中转由sequence传来的transaction。 - **i_agt** 类作为一个容器类，内含实例化的 my_driver、my_sequencer 和 in_monitor。 此外，“asyn_fifo_out_pkg.sv”主要用于监测异步FIFO的输出端口。

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  • 数字IC验证与UVM验证及异步FIFO验证笔试心得分享
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    本文档分享了作者在数字集成电路验证领域的学习和考试经验，重点探讨了使用UVM（Universal Verification Methodology）进行验证的方法，并结合实例讲解了异步FIFO的验证技术。适合希望深入理解IC设计验证流程及相关技巧的专业人士参考。 思朗科技2022提前批数字IC验证笔试题要求搭建异步FIFO的UVM环境并进行验证，包括覆盖率收集及错误点分析。题目提供了一个包含完整代码工程的设计项目，并建议有志于IC验证领域的2023届同学参考使用。 在提供的文件夹“asyn_fifo_project\asyn_fifo_uvm”中包含了构建UVM验证环境的源码。仿真工具为Questa Sim。 具体而言，“asyn_fifo_in_pkg.sv”用于驱动和监控异步FIFO输入端口，其中包括以下组件： - **my_transaction** 类定义了在验证平台传递信息的数据结构，包括一个32位动态数组； - **my_driver** 类负责发送激励信号； - **in_monitor** 类监测输入信号的活动； - **my_sequencer** 类是UVM环境中不可或缺的一部分，用于中转由sequence传来的transaction。 - **i_agt** 类作为一个容器类，内含实例化的 my_driver、my_sequencer 和 in_monitor。 此外，“asyn_fifo_out_pkg.sv”主要用于监测异步FIFO的输出端口。
     
  • 数字IC验证与UVM验证：异步FIFO的UVM环境构建及测试
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    本书深入浅出地讲解了数字IC验证中使用UVM（Universal Verification Methodology）方法学来构建和测试异步FIFO的验证环境，适合集成电路设计工程师参考学习。 2022提前批的数字IC验证笔试题涉及异步FIFO的UVM环境搭建及验证。题目要求根据给定的异步FIFO代码工程自行构建一个完整的UVM验证环境，包括覆盖率收集以及错误点检测等内容。 适合目标领域为IC验证方向的同学参考使用。 提供的源码位于asyn_fifo_project目录下的asyn_fifo_uvm文件夹中： 仿真工具采用Questa Sim。 - asyn_fifo_in_pkg.sv主要用于驱动和监测异步FIFO的输入端口，其中包含以下组件： - my_transaction类定义了验证平台中的事务对象。它包括一个32位动态数组； - my_driver类负责发送激励信号； - in_monitor类用于在信号输入端进行监视； - my_sequencer类是UVM环境中不可或缺的组成部分，其功能为传输由sequence传递过来的transaction信息。 - i_agt类是一个容器类，内部实例化了my_driver、my_sequencer 和in_monitor。
     
  • IC验证-uvm验证示例代码
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    本资源提供基于UVM（Universal Verification Methodology）框架的IC验证示例代码，适用于学习和实践先进的硬件验证技术。 IC验证 - 手把手教你搭建UVM芯片验证环境（含代码）教学视频里的代码可以在相关平台上找到。
     
  • 基于UVM的异步FIFO验证平台的设计
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    本研究设计了一种基于UVM的异步FIFO验证平台，旨在提高模块级验证效率与覆盖率，适用于集成电路复杂系统中的数据传输测试。 设计异步FIFO读写控制模块，包括读空和写满检测功能，并实现可变位宽与深度的FIFO存储单元。基于UVM搭建验证平台，分别设计用于读操作和写操作的agent，并开发多个测试用例以验证设计方案的功能。
     
  • FIFO_UVM_VIP.zip_如何使用SV_UVM进行FIFO验证_异步FIFO验证技巧
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    本资源包提供了一种基于SystemVerilog UVM的FIFO验证方法，并包含异步FIFO验证的技术细节和实用技巧，助力高效准确地完成FIFO模块的功能测试与性能评估。 使用UVM验证方法学来验证异步FIFO，需要包含异步FIFOrtl代码和UVM组件的文件。
     
  • 对IC验证的理解分享
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    本文作者将分享对于IC验证这一关键技术领域的理解与见解，旨在帮助读者更好地掌握集成电路设计中的验证方法和技巧。 这是海思另一位经验丰富的验证人员分享的一些经验和建议，对初级IC从业人员非常有帮助。内容包括了使用哪些工具进行验证比较合适以及如何做好验证工作的方法。
     
  • IC数字验证EDA工具
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    IC数字验证EDA工具是指用于集成电路设计中验证阶段的一系列软件工具，帮助工程师确保芯片逻辑功能正确、性能优化，并加速产品上市时间。 ### 数字IC验证EDA工具详解 #### 一、数字IC验证概述 设计与验证是现代电子工业的重要环节之一，尤其在处理大规模的复杂电路时更加关键。随着技术的发展，传统的手工方法已不再适用，因此工程师们转向使用硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL）进行设计，并借助EDA工具来完成验证工作。 #### 二、RTL风格验证与功能规范 数字IC前端验证主要关注的是确保寄存器传输级（Register Transfer Level, RTL）的Verilog代码正确实现了预设的功能。这些功能规范详细描述了电路的行为和性能指标等关键参数，而验证过程则是在确认设计符合这些标准。 #### 三、硬件描述语言：SystemVerilog 作为广泛使用的HDL之一，SystemVerilog不仅支持电路的设计工作，还为验证提供了强大的工具集。它包含的数据类型、结构体、枚举值等多种特性使得工程师能够在更高的抽象层面上进行模块和接口设计，并编写测试代码来执行功能性检查。 #### 四、EDA工具：VCS与Verdi ##### 4.1 新思科技VCS 作为一款针对数字IC验证的高级EDA工具，VCS支持RTL级仿真。它能够无缝集成基于通用验证方法（Universal Verification Methodology, UVM）的环境，帮助工程师构建高效的验证平台。UVM是一种标准化框架，用于提高设计和测试效率。 在进行电路功能检查时，可以采用穷尽测试来覆盖小型电路的所有情况；然而对于大型复杂系统来说，则需要依赖随机化测试来生成多种可能的输入组合以进行全面评估。SystemVerilog允许通过设置约束条件来自动生成大量有效的测试用例，从而提高验证覆盖率和效率。 ##### 4.2 覆盖率分析 衡量设计完整性的关键指标是覆盖度，它反映了代码被测试的程度。不同类型的覆盖率包括但不限于：代码、功能、模块以及状态等层面的检查。高覆盖率意味着更多的电路行为已经被确认无误，从而提高了整体可靠性。 如果在验证过程中发现错误，则可以使用VCS提供的调试工具来定位和修复问题。这些工具类似于软件开发中的gdb，支持设置断点、单步执行及查看变量值等功能，帮助工程师快速解决问题。 #### 五、硬件仿真加速器 ##### 5.1 软件仿真的局限性 对于大规模复杂电路的模拟而言，传统的软件仿真速度较慢。为解决这一瓶颈问题，可以采用基于FPGA技术的硬件仿真加速器来提高效率。 ##### 5.2 行业领先产品：新思科技ZeBu 新思科技开发的一系列硬件仿真加速器——如ZeBu系列产品，在行业中处于领先地位。它们能够提供比软件模拟快几百倍的速度，并且支持与多种软硬件工具的无缝集成，以实现混合仿真的效果。 #### 六、形式化验证 尽管传统的方法（例如仿真和覆盖率测试）在数字IC验证中占据主导地位，但它们并不能保证电路在所有情况下都能正常工作。因此，形式化验证作为一种补充手段正在获得越来越多的关注。这种方法利用数学证明来确保电路的行为符合预期，在关键路径或难以模拟的场景下尤为有效。 #### 七、总结 准确且高效的数字IC验证对于保障电子产品的性能至关重要。通过采用先进的EDA工具和技术（如SystemVerilog, VCS, 硬件仿真加速器以及形式化验证方法）可以显著提升验证效率和准确性，确保最终产品满足设计要求。随着技术的进步，未来可能会出现更多创新的解决方案以进一步优化数字IC的设计流程。
     
  • 数字IC验证面试常见问题
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    《数字IC验证面试常见问题》是一本针对集成电路设计工程师准备面试的专业指南，详细解析了数字电路验证岗位的核心技术和面试技巧。 ### 数字IC验证面试知识点详解 #### 一、自我介绍及转行原因 在自我介绍中提到转行的原因时，可以强调个人职业发展与国家政策导向之间的契合点。当前，集成电路（IC）产业作为国家战略重点支持的领域之一，正经历着前所未有的发展机遇。政府不仅加大了对IC产业的投资力度，还在人才培养方面投入大量资源。对于求职者来说，投身IC行业不仅能获得较高的薪酬回报，还能参与到推动国家科技进步的重要工作中去。此外，个人兴趣也是转行的一个重要因素。 #### 二、MCDF覆盖率提升技巧 - **修改约束和创建新条件**：通过调整或增加新的测试约束可以覆盖更多的边界情况。 - **编写新的测试用例**：根据特定需求或功能编写新的测试用例以更全面地覆盖系统的各个方面。 - **设计Corner Case（极端情况）**：这些测试用例通常能够暴露出系统在常规测试中不易发现的问题。 - **排除不必要的覆盖率**：对于那些不影响系统功能或性能的区域，可以通过exclude机制将其从覆盖率统计中剔除，从而提高覆盖率的统计质量。 - **使用不同的随机种子**：采用不同随机数进行多次测试可以确保测试多样性和覆盖面。 - **代码覆盖指标**：关注line、paths、toggle、FSM等覆盖率指标以确保代码的不同层面都被充分测试。 #### 三、代码覆盖率成果 通过编写详尽的MCDF测试用例，可以实现寄存器读写100%的覆盖率。对于异步FIFO的读写寄存器，可以通过增加足够的随机化次数和审查未覆盖分支以达到90%以上的代码覆盖率。 #### 四、APB协议 - **信号定义**：APB协议涉及8个主要信号，包括时钟（clk）、复位（rst）、片选（psel）、使能（penable）、读写指示（pwrite）以及地址和数据输入输出信号。 - **状态机分析**：包含idel、setup和enable三个状态。正确实现这些状态之间的转换是确保协议实施的关键。 - **VIP实现**：APB的验证知识产权包括master agent和slave agent两个部分，通过驱动器、监视器等组件协同工作以模拟真实的APB交互过程。 #### 五、AHB总线协议 - **基本组成部分**：涉及master、slave译码与编码，并支持增量突发和回环突发两种模式。 - **传输流程**：包括地址相位（仅在一个周期内有效）和数据相位，后者可以持续多个周期并通过HREADY信号控制。 - **传输类型**：HTRANS[1:0]定义了四种状态，HBURST用于指示突发操作的类型。 #### 六、多时域设计中的信号处理 在不同时钟域之间传递信号需采取适当的同步措施以避免亚稳态问题。常用的策略包括使用两级触发器、异步FIFO或握手信号等方法。 #### 七、Moore与Mealy状态机特性 - **Moore状态机**：输出仅取决于当前状态，不受输入影响，并且在时钟边沿改变。 - **Mealy状态机**：其输出不仅依赖于当前状态还受输入的影响，在状态变化的同时也会发生变化。 #### 八、建立时间和保持时间 - **建立时间**：指数据必须稳定不变的时间以确保被正确捕获。 - **保持时间**：指在时钟上升沿之后，数据需维持稳定的时间以避免捕获错误。 #### 九、Logic、Wire与Reg的区别 - **基本概念**：`wire`表示组合逻辑中的连线，而`reg`则代表存储单元。 - **赋值方式**：使用`assign`语句对`wire`进行赋值；在always等代码块中为`reg`赋值。 - **逻辑实现**：综合时，对wire的赋值得到的是组合逻辑电路；对于reg，则可能得到时序或组合逻辑电路。 - **多驱动情况下的处理**：使用logic类型可以替代reg和wire，在某些情况下需要注意初始化问题。
     
  • 基于UVM的SPI测试与验证
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    本项目采用UVM框架进行SPI接口的功能测试与验证，旨在提高测试效率和覆盖率，确保芯片通信功能的可靠性和稳定性。 基于ModelSim实现SPI接口的UVM验证架构。
     
  • APB的UVM验证VIP
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    APB的UVM验证VIP是一款专为AMBA Protocol - Bus (APB)设计的Universal Verification Methodology (UVM)接口代理平台。它提供了一套全面且高效的解决方案，用于构建、集成和执行针对基于APB总线规范的硬件模块的测试验证工作，从而确保设计质量和缩短开发周期。 APB的UVM验证VIP非常实用。对于初学者来说，可以将其作为模板参考学习，并且可以直接在项目中使用它来构建验证环境。