[发明专利]对寄存器传输级硬件实现进行验证的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字视频处理的芯片设计技术领域，尤其涉及一种基于功能覆盖率驱动的对视频算法的寄存器传输级硬件实现进行验证的系统及方法，应用于数字高清电视、机顶盒以及视频监控等进行视频处理的芯片设计。

背景技术

数字图像和视频处理技术在诸多领域应用广泛，如数字电视、视频监控、医疗成像、工业检测和消费电子产品等。目前处理算法通常是由软件来完成的，随着深亚微米工艺和大规模集成电路技术的发展，多媒体实时硬件处理成为一个新的发展趋势。

随着嵌入式系统的高速发展，嵌入式系统芯片(SoC)视频芯片应用范围越来越广泛，然而在芯片规模变得越来越大、功能变得越来越复杂、SoC的IP复用等新情况的出现使功能验证这一工作变得更重要、更艰巨。在现代集成电路(IC)设计中，大约有50％～70％的设计周期被用在了功能验证上，而且随着SoC规模的不断扩大，其比例还会不断增加。如果在行为和功能调试时忽视这个过程，就很难在后面的物理设计阶段发现逻辑性错误，而只能在流片之后才会被测试出来，这就导致了设计的高成本以及会耽搁芯片的最终上市时间(Time-to-Market)。从成本和上市时间的角度来考虑，通过功能验证发现逻辑性错误，将会极大地降低整个设计的成本。

功能验证就是要确保硬件设计功能的正确性。本发明涉及的硬件设计是寄存器传输级(Register Transfer Level，简称RTL)的硬件设计，所以仅涉及对于RTL硬件设计的验证。简而言之，就是核实经过人工翻译或工具翻译后的设计属性与翻译前的设计属性是否一致。它主要验证硬件的硬件描述语言(HDL)描述是否符合设计的功能描述。

现阶段在业界广泛应用的功能验证方法主要有：形式化验证、基于仿真的动态验证(Dynamic Verification)、FPGA验证和软硬件协同验证。形式化验证方法使用数学方法形式化地证明设计实现是否部分或者全部满足系统规范所描述的要求，它是一种静态的功能验证方法学，因此也可以把形式验证定义为是一种检查所实现的设计是否满足设计规格定义的某些属性/特征的过程，由于形式验证存在状态空间爆炸性增长的可能，形式验证只适合模块级或中小系统级的验证。当系统复杂度超出状态空间搜索的半径所能覆盖的范围，形式验证方法已无法完成验证任务。

鉴于形式验证的局限性，因此对于规模较大设计的验证，仿真验证仍然是目前主要的验证方法。仿真验证方法是集成电路设计中必不可少的一环，在整个验证过程中占统治地位。基于仿真的验证出发点是设计需求，根据设计需求分析出需要测试的功能，包括模块子功能和系统功能，确定验证计划，开发验证向量，建立测试用例，测试用例描述了在实际的情况下，芯片接收到的外部信号激励，以及应该产生的响应。将待测的RTL硬件设计和仿真环境放在仿真器上仿真，检查RTL硬件设计在各种实际激励下的反应，检查RTL硬件设计的功能是否正确，即是否与黄金C语言模型(Golden C Model)一致，并得出覆盖率。如果RTL硬件设计的功能不正确，说明设计存在错误，查找原因修正错误再次进行仿真，如果覆盖率不满足要求，说明验证不充分设计可能存在潜在错误，完善验证向量继续进行验证，直到RTL硬件设计功能与Golden C Model一致和覆盖率达到时，逻辑功能验证结束。从以上的分析可以看出，逻辑功能验证的主要精力花在激励的生成、功能调试和覆盖率的分析上。

当芯片的规模和功能越来越复杂时，输入激励的可能空间是巨大的，而且对一个输入激励，完成同样的视频算法，硬件仿真的时间远比软件仿真所需的时间长，穷尽仿真所有的输入组合变得不可行。所以只能选取输入空间中选择部分有效的子集作为输入激励进行验证。

目前，在对视频算法的RTL硬件实现进行验证时，主要采用直接验证的方法，手动选取测试序列作为输入激励进行测试。这种直接验证的方法的效率严重依赖于验证者的经验，选取的测试序列可能包含了大量对功能覆盖率提高没有贡献的序列，花费了大量的测试运行时间，但却未得到高的覆盖率。

所以，如何自动选取测试序列，并用尽量少的测试序列达到高的覆盖率，从而加快验证的效率，提高验证的正确性，是业界人员不得不面对的一个重要问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于功能覆盖率驱动的对视频算法的寄存器传输级实现进行验证的系统及方法，以解决采用直接验证的方法对视频算法的寄存器传输级设计进行验证时，需要花费大量测试时间，却不能得到高的功能覆盖率的问题，提高对视频算法寄存器传输级设计进行验证的效率和正确性。