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基于断言的LEU系统形式化与UVM综合验证
| 论文题名： | 基于断言的LEU系统形式化与UVM综合验证 |
| 关键词： | 高铁系统;地面电子单元;形式化验证;UVM综合验证 |
| 摘要： | 随着近两年欧美国家对集成电路行业控制的进一步收紧，芯片成为了“卡脖子”的问题，中国高铁作为自主创新的领跑者，早已开始了基于国产芯片的自主化列控设备和相关技术的攻关。面对这样一个功能复杂的庞大分布式交互系统，高铁国产化替代后的系统级验证工作也面临着巨大挑战。在此大背景下，本课题以高铁系统中的地面电子单元（LEU）为研究对象，结合了集成电路行业形式化与模拟验证的技术和方法，对国产化替代后的关键设备进行系统验证研究。 本文针对LEU系统进行了模型抽取，根据其功能结构分别设计了FFFIS报文编码、RSSP-I协议通信、RS485传输和DBPL编码等四个模块，重塑了系统白盒，为项目的下一步测试工作提供系统模型和行为预期。结合了目前验证领域最为主要的两种验证手段，先后使用形式化方法与UVM验证平台对基于LEU系统的模型展开验证工作。首先针对在模拟中不易定向触碰或需要大量测试向量的功能点，以断言的形式进行描述，使用形式化工具对其进行了半形式化验证，对系统设计逻辑中的一些关键属性首先进行筛查。然后搭建UVM平台，进行普遍的约束随机激励输入，并根据实际情况对系统正常工作以及故障模式进行了动态验证。 经过上述验证平台的搭建，得到了形式化验证的覆盖率为100%，UVM平台验证对代码的覆盖率达到了87.11%，并且实现了预期功能。在形式化方法的验证中，主要使用基于断言的形式化工具处理了设计中的组合运算逻辑属性和涉及到简单时序的属性，包括在通过随机激励验证后发现的覆盖率不高的部分。在UVM平台中，将整体设计作为黑盒，经过一定数量的约束随机激励输入，仿真结果显示成功实现了LEU系统设计的预期功能。由于功能结构和代码风格导致个别模块覆盖率没有达到90%以上，逐条分析了未覆盖代码，并进行了一定调整，并未对设计的功能验证造成影响。通过结合形式化方法的完备性与模拟仿真的筛查能力，进行了优势互补，提高了整体验证的覆盖质量，并缩短了验证时间。同时在本文验证过程中使用科学方法生成的测试向量为之后的测试工作提供了测试案例库。 |
| 作者： | 蒋雅征 |
| 专业： | 集成电路工程 |
| 导师： | 陈晓明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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