PCI Express协议实现与验证

2．2 接口设计
接口设计主要包括本地接口设计、配置寄存器扩展接口设计和电源管理接口设计3部分。
本地接口用于用户逻辑与远端PCIExpress设备之间传输TLP，在本地接口总线上所传输的TLP均需满足标准的PCIExpress数据包格式。本地接口又分为发送接口和接收接口，PCIExpressIP核通过发送接口在PCI Express链路上发送PCI Express包，通过接收接口从PCI Exp ress链路上接收PCI Express包。
配置寄存器扩展接口主要用于实现额外的PCI能力项和配置寄存器。根据PCI Express规范，原则上只有跟PCI Express配置相关的寄存器才可以放入配置空间。本文设计的PCI Express IP核是PCI Express端点(Endpoint)，故使用标准Type0配置空间，该空间占用了0x000～0x0 BF地址范围，配置寄存器扩展接口可使用空间的地址范围从0x0C0～0xFFF。

3 PCI Express IP核功能验证
验证是比设计更重要的一个环节，它穿越了整个设计流程，以便尽早发现设计中可能存在的错误和缺陷。功能验证指验证RTL代码是否符合原始的设计需求和规格，在这里指验证设计的PCI Express IP核是否符合PCI Express规范。本文采用基于虚拟平台的验证方法对设计的PCI Express IP核进行协议层验证和应用层验证。
3．1协议层验证
本文采用Denali公司的PureSuite测试工具对PCI Express IP核的协议层进行验证。PureSuite可以测试PCI Express设计的兼容性，包含完整的测试用例，且与PCI-SIG的兼容性验收列表完全匹配。PureSuite覆盖了物理层、数据链路层、事务层以及配置空间，包括定向测试和随机测试，使用PureSpec总线功能模型对待测设计施加合适的激励，该功能模型使用SOMA配置文件来约束功能模型的行为和特性。PureSu ite充分发挥了Denali的先进特性，自动产生测试激励，并报告测试结果。使用PureSuite对PCI Express IP核进行兼容性测试主要需要四个步骤，测试平台搭建、测试用例选择、运行仿真、查看结果。
测试平台搭建主要包括对DUT的实例化以及创建约束DUT特性的SOMA文件。首先，编写Testbench文件，把Denali的模型和监视器以及DUT连接起来，并指定对应的SOMA文件，分别对上述3个模块进行特性约束。其次，使用Denali的图形化工具PureView创建DUT监视器模块及其SOMA文件，需要把PCI Express IP核的特性全部写入该SOMA文件中。
由于Denali的PureSuite包含了一套完整的测试用例，其中有许多是DUT所不具备的能力，故在运行仿真前需要选择与DUT配套的测试用例，当然也可以指定一些测试用例进行单独测试，以禁止运行DUT所不具有的特性的测试用例。PureSuite提供5大类测试，包括事务层测试、PHY测试、数据链路层测试、配置空间测试和虚通道测试，本文的设计不包括PHY部分，故仅对DUT进行了其余4类测试。
在进行协议层仿真时，本文使用NC-SIM仿真工具在Linux系统下进行。仿真平台搭建好后，需要编写运行脚本文件。在编写脚本文件中，主要包括对代码进行编译、指定编译器及其参数、指定仿真顶层等。一切准备就绪后，便可以运行仿真。在仿真过程中需要查看仿真波形，要在仿真顶层文件“tb．v”中把保存波形数据库，在仿真过程中或仿真结束后用SimVision工具打开波形数据库查看波形。
仿真过程结束后，PureSuite会生成一个测试结果文件puresuite．status，该文件包含了仿真运行的详细结果及统计结果，整个设计的4类测试项均测试成功。