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基于车规级安全功能的AMBA AXI总线设计与验证
| 论文题名： | 基于车规级安全功能的AMBA AXI总线设计与验证 |
| 关键词： | 汽车电子系统;总线设计;保护机制;车规级安全功能 |
| 摘要： | 自动驾驶技术和新能源汽车近年来发展非常迅猛，无论从市场需求还是国家战略来看，自动驾驶技术和新能源汽车势不可挡。这使得汽车电子需求增加，而由于其特殊的应用场景，对电子器件和系统提出了更高的要求，安全问题首当其冲。芯片在汽车电子系统中发挥着举足轻重的作用，芯片的功能安全一直是研究的热点。 本文设计并完成了一种基于ECC算法和奇偶校验的AXI总线保护机制。该保护机制可以直接集成在原有的AXI接口上，并且不会造成原有的AXI接口总线性能下降，由于保护算法的特性，可以对AXI总线的每32bit数据信号，完成1bit错误的纠正，并检测2bit的错误信息；可以检测除数据信号外的其它信号1bit错误。在此基础上还提出了一种新的优化方案，对于ECC算法在全0/1数据场景下安全机制失效的问题通过取反特定位ECC校验位来解决；对于奇偶校验检错率只有50%问题，选取的CRC-8多项式在保护颗粒度为32bit时，MATLAB仿真结果该CRC码检错率提高至99.6%。 本文基于UVM验证方法学设计并完成了可提供该安全保护机制验证的AXI总线VIP（VerificationIP，验证IP）。这款AXIVIP不但可以用于标准的AXI总线接口验证，而且可以适用于带有安全保护机制的AXI总线接口验证。该AXIVIP可以支持连接符合协议的各种AXI接口，自动检查协议正确性、自动收集该AXI接口功能覆盖率等功能。该AXIVIP可以与本文设计完成AXI总线保护机制接口直接连接，通过AXIVIP自动随机注错与检错，验证其功能安全机制，并收集注错和检错的功能覆盖率。 通过专业的PLV验证平台测试和验证完成的AXI总线保护机制和支持总线功能安全验证的AXIVIP，所有的随机测试用例通过率为100%，并且AXIVIP的基本功能覆盖率与安全机制总体功能覆盖率为100%。使用Synopsys的Z01X的高速故障仿真平台，对AXI总线保护机制故障注入检出结果总体为99.81%，该部分收敛于ISO26262标准给出的ASILD单点失效率99%的故障检出率，使用优化后的保护机制，故障注入检出率可以达到100%。 |
| 作者： | 曹豪 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 李康;官枫林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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