1. 环境结构
总线验证的UVM环境结构与Pioneer #1的通用结构保持一致，例化整个SOC作为DUT，在需要测试的总线接口处采用force语句加入amba vip的master和slave，同时也可以全部连接DUT，使用真实的CPU控制各个IP正常工作。
1.1 设计思想
为有效的验证总线功能与性能，采取如下策略：将绿色模块替换amba vip，将黄色的接口连接amba monitor ，白色模块（A53，DMA，DDR，SRAM以及所有的slave）采用真实的RTL，红色模块不参与测试。
功能测试场景如下：
A53中运行firmware，做DMA数据搬运，同时开启所有的amba master vip，随机访问DDR和SRAM空间的不同地址区域，并做数据比对。
NOTE：在功能测试中，将所有时钟设置成随机频率，模拟异步的时钟关系。
性能测试场景如下：
NOTE：在性能测试中，将所有时钟设置成signoff频率。
1.2 实现方式
使用Pioneer #1工具自动化生成UVM基本框架，使用脚本如下：
./dvgen.py -e NOC -p Kuiper -soc -has_amba -uvm
在top_tb.sv中例化所需要的所有时钟接口，并force到CGU输出端口上。
在top_tb.sv中例化所需要的所有总线接口，并force到IP的输出端口上。
- axi_if.master_if[ 0] 对应NOC_MAIN的VENC接口，分配DDR地址32’h2001_0000，SRAM地址32’h0060_0000
- axi_if.master_if[ 1] 对应NOC_MAIN的DLA接口，分配DDR地址32’h2401_0000，SRAM地址32’h0061_0000
- axi_if.master_if[ 2] 对应NOC_MAIN的MCU接口，分配DDR地址32’h2801_0000，SRAM地址32’h0062_0000
- axi_if.master_if[ 3] 对应NOC_MAIN的DSP(EPP)接口，分配DDR地址32’h2c01_0000，SRAM地址32’h0063_0000
- axi_if.master_if[ 4] 对应NOC_MAIN的DSP(EDP)接口，分配DDR地址32’h3001_0000，SRAM地址32’h0064_0000
- axi_if.master_if[ 5] 对应NOC_MAIN的SPACC接口，分配DDR地址32’h3401_0000，SRAM地址32’h0065_0000
- axi_if.master_if[ 6] 对应axi_comb_vision的GDC_RSZ_IFC_SRAM接口，分配SRAM地址32’h0066_0000
- axi_if.master_if[ 7] 对应NOC_MAIN的USB3接口，分配DDR地址32’h3801_0000，SRAM地址32’h0067_0000
- axi_if.master_if[ 8] 对应NOC_VISION的ISP_SUB_TOP接口，分配DDR地址32’h3c01_0000F，SRAM地址32’h0068_0000
- axi_if.master_if[ 9] 对应NOC_VISION的GDC_DE_INF接口，分配DDR地址32’h4001_0000，SRAM地址32’h0069_0000
- axi_if.master_if[10] 对应NOC_VISION的GDC_DE_GED接口，分配DDR地址32’h4401_0000，SRAM地址32’h006a_0000
- axi_if.master_if[11] 对应NOC_VISION的GDC_RSZ_IFC接口, 分配DDR地址32’h4801_0000，SRAM地址32’h006b_0000
- axi_if.master_if[12] 对应NOC_VISION的JPG_IVE_DPU接口，分配DDR地址32’h4c01_0000，SRAM地址32’h006c_0000
- axi_if.master_if[13] 对应NOC_VISION上的OPTICAL接口，分配DDR地址32’h5001_0000，SRAM地址32’h006d_0000
- axi_if.master_if[14] 对应axi_comb_vision上的GDC_DE_INF_SRAM接口，分配SRAM地址32’h006e_0000
- axi_if.master_if[15] 对应axi_comb_vision上的GDC_DE_GED_SRAM接口，分配SRAM地址32’h006f_0000
- ahb_if.master_if[ 0] 对应NOC_MAIN上AXI_COMB的USB2_0，分配DDR地址起始32’hD000_0000，SRAM地址起始32’h0074_0000
- ahb_if.master_if[ 1] 对应NOC_MAIN上AXI_COMB的USB2_1，分配DDR地址起始32’hD100_0000，SRAM地址起始32’h0076_0000
- ahb_if.master_if[ 2] 对应NOC_MAIN上AXI_COMB的GMAC_TX，分配DDR地址起始32’hD200_0000，SRAM地址起始32’h0078_0000
- ahb_if.master_if[ 3] 对应NOC_MAIN上AXI_COMB的GMAC_TX，分配DDR地址起始32’hD300_0000，SRAM地址起始32’h007C_0000
- ahb_if.master_if[ 4] 对应NOC_MAIN上AXI_COMB的TROOT，分配DDR地址起始32’hD400_0000，SRAM地址起始32’h007F_0000
- ahb_if.master_if[ 5] 对应NOC_MAIN上AHB_Multilayer的SD_0，分配DDR地址起始32’hD500_0000，SRAM地址起始32’h0081_0000
- ahb_if.master_if[ 6] 对应NOC_MAIN上AHB_Multilayer的SD_1，分配DDR地址起始32’hD600_0000，SRAM地址起始32’h0083_0000
- ahb_if.master_if[ 7] 对应NOC_MAIN上AHB_Multilayer的DMA0，分配DDR地址起始32’hD700_0000，SRAM地址起始32’h0085_0000
- ahb_if.master_if[ 8] 对应NOC_MAIN上AHB_Multilayer的DMA0，分配DDR地址起始32’hD800_0000，SRAM地址起始32’h0087_0000
创建各个slave总线接口，并force到需要监测的端口，并配置slave为passive模式，只做monitor统计带宽和延时:
- axi_if.slave_if[ 0] 对应DDR_TOP的axi接口0，配置成passive模式
- axi_if.slave_if[ 1] 对应DDR_TOP的axi接口1，配置成passive模式
- axi_if.slave_if[ 2] 对应DDR_TOP的axi接口2，配置成passive模式
- axi_if.slave_if[ 3] 对应SRAM_TOP的axi_sram接口，配置成passive模式
- axi_if.slave_if[ 4] 对应VISION_TOP的srammux_to_visionsram接口，配置成passive模式
- axi_if.slave_if[ 5] 对应DSP_TOP的cevaxm6_edap接口，配置成passive模式
所有总线上的master和slave端口的协议类型，数据位宽，地址位宽，ID位宽，支持outstanding能力，是否支持out of order，性能的统计间隔，性能统计的最大最小值等等配置都在[NOC_cust_svt_amba_system_configuration.sv]中。
AXI Master读写delay控制有两种模式：默认情况读写delay平均有1个cycle；zero delay模式下，master没有反压。
1.3 Test Point
1.4 使用方法
运行方式如下。脚本具体使用方法参照《Pioneer #1 验证白皮书》的章节5：Sim_Tool介绍 Pioneer #1 验证白皮书
特别注意：使用micron的ddr4仿真模型时，在vcs编译选项中不能添加 +vcs+initmem+random 命令行参数，这个参数会导致ddr4仿真模型会随机性的工作不正常，DQS的read preamble偶尔消失。
RTL仿真环境使用如下：
1 | $ cd sim && source SourceMe |
DC网表仿真环境使用如下：
1 | $ cd sim\_dc\_netlist && source SourceMe |
PR网表仿真环境使用如下：
1 | $ cd sim\_pr\_netlist && source SourceMe |
2. 验证结果分析
结果分析主要包含功能点检查和性能报告与功耗报告，其中由脚本自动抓取log生成相关的报告。
针对ddr的初始化，主要使用如上所示firmware，其中noc_main_nonsecure，test5100_top_dma_single_test用作功能测试；scenario_xxx用作性能测试（ddr4，lpddr3，ecc on/off）。
2.1 功能报告
| master | slave | 读写数据一致性 | AW_LEN/AR_LEN | AW_SIZE/AR_SIZE | AW_BURST/AR_BURST | AWPROT/ARPROT | AWCACHE/ARCACHE | WSTRB |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| VENC | ddr | pass | 2/4/8 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| sram | pass | 2/4/8 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF | |
| random | pass | 2/4/8 TODO: 1-16 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| DLA | ddr | pass | 1-16 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| sram | pass | 1-16 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF | |
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| MCU | ddr | pass | 1/8 | 3 | INCR/WRAP8 | 0 | 0 | FF |
| sram | pass | 1/8 | 3 | INCR/WRAP8 | 0 | 0 | FF | |
| random | pass | 1/8 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| DSP EPP | ddr | pass | 1 | 4 | INCR/WRAP2/WRAP4/WRAP8/WRAP16 | 0 | 0 | FFFF |
| sram | pass | 1 | 4 | INCR/WRAP2/WRAP4/WRAP8/WRAP16 | 0 | 0 | FFFF | |
| random | pass | 1 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| DSP EDP | ddr | pass | 1-256 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| sram | pass | 1-256 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF | |
| random | pass | 1-256 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| SPACC | ddr | pass | 1-16 | 3 | INCR | 0 | 0 | FF |
| sram | pass | 1-16 | 3 | INCR | 0 | 0 | FF | |
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| GDC_RSZ_IFC_SRAM | sram | pass | 8 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| random | pass | 8 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| USB3 | ddr | pass | 1-16 | 3 | INCR | 0 | 0 | FF |
| sram | pass | 1-16 | 3 | INCR | 0 | 0 | FF | |
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| ISP_SUB_TOP | ddr | pass | 1-16 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| GDC_DE_INF | ddr | pass | 1-17 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| sram | pass | 1-17 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF | |
| random | pass | 1-17 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| GDC_DE_GED | ddr | pass | 1-17 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| sram | pass | 1-17 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF | |
| random | pass | 1-17 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| GDC_RSZ_IFC | ddr | pass | 1-17 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| sram | pass | 1-17 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF | |
| random | pass | 1-17 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| JPG_IVE_DPU | ddr | pass | 1-16 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| sram | pass | 1-16 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF | |
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| OPTICAL | ddr | pass | 1-16 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| GDC_DE_INF_SRAM | sram | pass | 8 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| random | pass | 8 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| GDC_DE_GED_SRAM | sram | pass | 8 | 4 | INCR | 0 | 0 | FFFF |
| random | pass | 8 | RANDOM | INCR | RANDOM | RANDOM | RANDOM | |
| USB2_0 | ddr | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | ||
| sram | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| USB2_1 | ddr | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | ||
| sram | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| GMAC_TX | ddr | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | ||
| sram | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| GMAC_RX | ddr | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | ||
| sram | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| TROOT | ddr | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | ||
| sram | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| SDCARD0 | ddr | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | ||
| sram | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| SDCARD1 | ddr | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | ||
| sram | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| DMA0 | ddr | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | ||
| sram | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| DMA1 | ddr | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | ||
| sram | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 | |||
| random | pass | 1-16 | RANDOM | INCR | 0 |
2.2 性能报告
使用脚本gen_perf_report.py可以自动提取vcs_sim.log中的信息，并填写template excel文件中的绿色区域部分。使用参考示例如下：
1 | ./gen\_perf\_report.py ./out/cases/NOC\_test\_num1\_1\_num2\_1/ ../script/noc\_performance\_template.xlsx |
gen_perf_report.py脚本是自动匹配log文件中的关键字，提取出read throughput和write throughput信息，然后填表。在AMBA VIP performance的定义中，throughput是单位统计时间内传输的byte数，VIP报出来的throughput是经过换算后的，单位为MB/s。在AMBA VIP performance的定义中，bandwidth是单位统计时间内传输的byte数/延时，这个定义难以理解。在Pioneer #2中统计的带宽是VIP报出来的throughput信息。
gen_perf_report.py脚本中定义了4个字典保存基本信息，同时定义了2个变量来保存起始行和时间间隔字符串。
- id_name_dict_noc_master字典存放的是所有VIP master的ID，也就是对应AMBA configuration文件中的master[xx]
- id_name_dict_noc_slave字典存放的是所有VIP slave的ID，也就是对应AMBA configuration文件中的slave[xx]
- perf_indict_column_dict字典存放的是性能报告excel的相关列number，以及该列对应的performance信息（latency，throughput，efficiency）
- all_perf_ip_line_offset字典存放的是性能报告excel的相关行bumber，以及该行对应的master信息
- row_index对应的是从第几行开始填写性能报告表格
- time_region对应的是VIP time interval区间，需要与log中的信息完全对应
2.2.1 单master性能测试机制
每个master使用最高频率，最大burstlen，随机读写5000000 byte的数据，地址对齐16byte，递增。根据消耗的时间来折算每个master能得到的最大带宽。
单master性能（DDR4 ECC off，3200Mhz， 32bit）
单master性能（DDR4 ECC on，3200Mhz， 32bit）
单master性能（LPDDR3 ECC off，2133Mhz， 32bit）
单master性能（LPDDR3 ECC on，2133Mhz， 32bit）
2.2.2 多master性能测试机制
每个master使用最高频率，实际burstlen，实际outstanding，随机读写场景对应的10ms的数据。地址对齐16byte，递增。 QOS未限定。根据消耗的时间来折算每个master能得到的最大带宽。
FPV场景性能（DDR4，32bit， 3200M， ECC off）
无人机5.4K30fps-zoom小于2场景性能（DDR4，32bit， 3200M， ECC off）
AR10非压缩场景性能（LPDDR3，32bit， 2133M， ECC off）
3. 功耗结果分析
基于RTL的功耗分析具有很大的不确定性，在Pioneer #2中，采用前端dc网表和后端pr网表来做功耗分析。
pt_power.xxx.tcl脚本是功耗分析脚本，供功耗分析工具PrimeTimePX使用，针对前端DC网表，功耗分析脚本需要输入DC网表，DC产生的SDC文件，基于前端DC网表的fsdb波形文件。针对后端PR网表，功耗分析脚本需要输入后端的PT session，基于后端PR网表的fsdb波形文件。设置合理的选项，即可得到合理的功耗数据。
set power_enable_advanced_fsdb_reader true可以避免fsdb版本不匹配的问题
set power_limit_extrapolation_range true可以限制PTPX对高负载模型的估算问题，针对前端DC网表，必须将这个变量设置为true
set power_use_ccsp_pin_capacitance true可以更精确的推算电容充放电功耗，建议设置为true
功耗分析工具PrimeTimePX将功耗分成以下三种：
Net Switching Power：cell外部的连线上RC充放电产生的功耗，主要是电压切换的过程中产生的，属于动态功耗
Cell Internal Power：cell内部的RC充放电产生的功耗，同时包括瞬时的短路功耗，也包括clock pin上的clock翻转功耗
Cell Leakage Power：所有cell的静态功耗，只要通电就会产生，与cell的阈值电压，工作温度和工艺corner有关
比较前端DC网表功耗和后端PR网表功耗结果可以看出：
Internal Power基本上一致，有大约10%的增幅，增幅原因在于后端团队在时序收敛过程中会增加额外的buffer；
Leakage Power有较大的增幅，增幅原因在于后端团队在实现过程中会采用不同阈值电压的cell来增大驱动能力或者收敛时序（LVT，SVT，HVT），同时额外增加的cell也会增大leakage，这里增幅大约150%；
Net Switching Power增幅最大，大约400%的增幅，主要原因在于后端PR网表附带了spef信息（SPEF是Standard Parasitic Extraction Format的缩写，用于描述芯片在PR之后实际电路中的 R L C 的值），能够描述连线的物理信息，充放电功耗更准确。
基于前端DC网表的功耗与后端PR网表的功耗分析结果，可以大致得出一个比例关系，即从前端DC网表的功耗推算出合理的后端PR网表功耗，进而在前期即可相对准确的评估总线和系统功耗。如下表所示，根据前端DC网表功耗，估算出后端PR网表的功耗。根据经验值，再添加10%的margin（用于总线模块互连线上的功耗），即可以得出系统总线的整体功耗结果。
