基于VMM验证方法学的MCU验证环境

　　1 简介

　　随着设计的复杂程度不断增加，要求把更多的资源放到验证上，不但要求验证能够覆盖所有的功能，还希望能够给出大量的异常情况来检查DUT对应异常的处理状态，这在传统测试方法下往往是难以实现的。此外，设计不断地重用，而验证也希望能够重用一样的验证模块，这就催生了层次化的验证方法。Synopsys的 VMM验证方法学提供了基于SystemVerilog的验证方法，包括了有约束的随机数生成，层次化的验证结构，以及以功能覆盖率为指标的验证流程。在本文中，围绕Synopsys的VMM（Verification Methodology Manual）构建了一个MCU验证环境。

　　2 DUT

　　在这个环境中验证了一个8位MCU，该CPU时钟周期即为指令周期，兼容MCU指令集，包含8位的运算逻辑单元，包含了ACC、B、PSW等常用的寄存器，4组R0-R7的R寄存器，支持直接，间接寻址，支持位操作，跳转指令可以为8位有符号相对地址跳转或者11位，16位无符号绝对地址跳转。

　　4个优先级12个中断，中断包括外部输入中断，以及串口和计数器等的内部中断，15位可编程Watchdog，另外包含程序ROM接口，外部RAM接口，内部RAM以及SFR接口。MCU本身并不包含memory，所有的ROM以及RAM都是通过外部接口进行通信，这里在VMM环境里实现了行为级的 memory model，来保存程序代码和数据。以下是MCU的简要模块框图。

　　

　　图1 MCU内部结构

　　这个MCU也是在原有基础上改进了指令周期，减少了大部分指令执行所需的指令周期。因为部分指令所需要的指令周期的缩短，很多原有采样和赋值时间相应发生较大变化，在功能验证的基础上，需要关注是否因此对下一条指令产生影响，特别是中断和部分指令同时发生时的一些特殊情况。

　　MCU的指令执行都会通过读写RAM memory来实现，另外所有的外设都会通过配置SFR memory来启动相应功能，并会对相应的SFR置位来显示外设的工作结果或是状态，这里RAM memory和SFR memory内容就是需要关注的检测点，只要保证RAM memory以及SFR memory内容的正确，就可以验证MCU的所有功能正确。