数字化仿真平台实现关键软件测试与验证
电子电路设计中的仿真与验证方法
电子电路设计中的仿真与验证方法电子电路设计是一项关键的技术活动，涉及到各种电子设备和系统的开发。
在电子电路设计的过程中，一项非常重要的任务就是进行仿真与验证。
通过仿真与验证，设计工程师可以在实际制造和测试之前，通过计算和模型来验证电路的性能和可靠性。
下面将详细介绍电子电路设计中的仿真与验证方法。
1. 仿真方法- 模拟仿真：模拟仿真是一种基于连续时间的方法，通过建立电路的数学模型，并使用模拟器进行计算来模拟电路的工作原理和性能。
在模拟仿真中，设计工程师可以调整参数和条件，观察电路的输出响应，以便对电路进行优化和改进。
- 数值仿真：数值仿真是一种基于离散时间的方法，通过将时间和电压等连续信号离散化成数字，然后使用计算机进行数值计算来模拟电路的工作原理和性能。
数值仿真方法通常使用电路仿真软件，如PSPICE、MATLAB等来进行电路的仿真计算。
2. 验证方法- 物理验证：物理验证是将电路设计转化为实际物理器件的过程。
设计工程师通过制造和测试电路板或芯片的方式，来验证电路的性能和可靠性。
物理验证包括电路布局布线、元器件选择、电路板制造和测试等环节。
- 逻辑验证：逻辑验证是验证电路的逻辑正确性和功能。
设计工程师通过使用逻辑仿真软件，如Verilog、VHDL等，来验证电路的逻辑设计是否符合要求。
逻辑验证方法通常通过对电路进行状态模拟和时序分析来实现。
- 时序验证：时序验证是验证电路的时序要求和时序约束是否满足的过程。
设计工程师通过使用时序仿真软件，如Synopsys、Cadence等，来验证电路的时序设计是否满足时序要求。
时序验证方法通常通过对电路进行时钟域分析和时序路径分析来实现。
3. 仿真与验证流程- 确定设计目标：在进行仿真与验证之前，首先需要明确电路的设计目标，包括电路的功能要求、性能指标和可靠性要求等。
- 建立电路模型：根据设计目标，设计工程师需要建立电路的数学模型或逻辑设计模型，包括电路拓扑结构、电路元器件和参数等。
基于SPARC V8虚拟仿真测试平台的设计与实现
２１ ０ ０年 １ １月
计 算机 应 用与软 件
Ｃｏ ｍｐｕｅ ｐ ｉａｉ ｎ ｎ ｏｔ ｒ ｔｒＡｐ ｌｃ ｔｏ ｓａ ｄ Ｓ ｆｗａｅ
Ｖ０ ＿ ７ Ｎｏ １ ｌ ２ ．１
ＮＯ ．２ ０ Ｖ ０ｌ
基 于 Ｓ Ａ ＣＶ Ｐ Ｒ ８虚 拟 仿 真 测试 平 台 的设 计 与 实现
ｗ ｒ ｎ ｅ ｉｎ ｓ ｈ ｍｅ ｏ ｅ ｐａｆ ｒ ｗｅ ｅｐ ｏ ｉ ｅ ｎ ｄ ｔｉ． ｉｉ ｔｔ ｃ ｉ ｅ ｗ ｓｕ ｅ ｏ ｂ ｉ ｙ ｔｍ ｄ ｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｋ ｙ ｐ ｏ ｌｍｓ ｏ ｋ ａ ｄ ｄ ｓ ｃ ｅ ｆｔ ｌｔ ｍ ｒ ｒ ｖｄ ｄ ｉ ｅ ａｌ Ｆ ｎｔ ｓａｅ ｍａ ｈ ｎ ａ ｓ ｄ ｔ ｕ ｌ ａ ｓ ｓ ｇ ｈ ｏ ｅ ｄ ｅ ｍｏ ｅ ， ｎ ｈ ｅ ｒ ｂ ｅ ｏ ｉ ｌｔ ｇ ｔｅ ｆ ｅ ｈ ｅ ａｃ ｙ ｐ ｐ ｌ ｅ ａ ｄ ｍｅ ｒ ｙ ｔｍ ｒ ｔ ｄｅ ． Ｐ ｆｓ ｍｕ ａ ｉ ｈ ｖ — ｉ ｒｒ ｈ ｉ ｅｉ ｎ ｍｏｙ ｓ ｓ ｎ ｉ ｎ ｅ ｗｅ ｅ ｓ ｉｄ Ｓ ＡＲＣ ｍｉｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ Ｓ ｃ ｒ ｉ ｌｔｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｄ ｂ ｇ ｕ ｃ ｏ ｒ ｃ ｓｏ ’ ｏ ｅｓｍｕ ａ ｏ ｎ ｈ ｉ ｌｔ ｅ ｕ － ｏ
件 和 硬 件 的整 个 嵌 入 式 系统 的 功 能 进 行 测 试 和 验 证 ， 而 对 系 进
结构 的基础上 ， 提出针对 该体 系结 构处理 器的全数字仿 真平 台
构建方法 、 系统 级有限状态机模 型 、 流水 线仿真框架 、 内存系统
机构建系统模 型， 并对五级流水线和 内存 系统仿真等关键问题进行研 究， 设计并实现 了Ｓ Ａ Ｃ Ｖ Ｐ Ｒ ８微处理器 的 内核仿真器和 与之相 配套 的仿真调 试器。为 目标 软件 的运 行和调试提供 了灵活 的方法 ， 解决 了基于特定平 台的实时嵌入 式软件测试难 以发 现和定位错
基于Libero的数字逻辑设计仿真及验证实验实验报告(全)
计算机学院专业班学号姓名教师评定实验题目_________基于Libero的数字逻辑设计仿真及验证实验_________1、熟悉EDA工具的使用；仿真基本门电路。
2、门电路的综合实验3、组合逻辑电路实验4、时序逻辑电路实验5、数字逻辑综合设计仿真及验证。
注：所有基于Libero的实验，都在一个工程项目中完成，文件命名要求工程文件名（Project Name）：学号+下划线+姓名拼音首字母（例：学号3115000001姓名张小童，工程文件名为：3115000001_zxt）实验报告1、基本门电路一、实验目的1、了解基于Verilog的基本门电路的设计及其验证。
2、熟悉利用EDA工具进行设计及仿真的流程。
3、学习针对实际门电路芯片74HC00、74HC02、74HC04、74HC08、74HC32、74HC86进行VerilogHDL设计的方法。
4、掌握Libero软件的使用方法。
二、实验环境Libero仿真软件。
三、实验内容1、在自己的工程文件中，新建一个设计代码文件（Verilog Source File），文件命名规则：学号+下划线+BasGate例：3115000001_BasGate.v在自己的工程文件中，新建一个测试平台文件（HDL Stimulus File），文件命名规则：test_BasGate.v2、进行针对74系列基本门电路的设计，并完成相应的仿真实验。
3、参考教材中相应章节的设计代码、测试平台代码（可自行编程），完成2输入与非门、2输入或非门、2输入与门、2输入或门、2输入异或门、非门的设计、综合及仿真。
4、提交针对基本门电路的综合结果，以及相应的仿真结果。
四、实验结果和数据处理1、门电路．．．模块清单及测试平台代码清单（1）所有硬件功能模块的代码清单（关键代码应有注释）（2）测试平台模块的代码清单（关键语句应有注释）2、第一次仿真结果（截图．．）。
先将波形窗口背景设为白色．．，调整窗口至合适大小，使波形能完整显示，再对窗口截图．．。
可信芯片验证平台的设计与实现
可信芯片验证平台的设计与实现随着信息技术的快速发展，芯片在现代社会中的应用越来越广泛。
然而，由于芯片内部的复杂电路结构和功能的多样化，芯片在设计和制造过程中往往容易受到各种攻击，如仿真、非法复制和篡改等。
因此，为了确保芯片的可信性和安全性，可信芯片验证平台的设计和实现变得尤为重要。
可信芯片验证平台是一种基于硬件和软件的综合平台，用于验证芯片的安全性和可信度。
该平台由硬件部分和软件部分组成，各具特定功能。
硬件部分是平台的核心，主要包括多种检测电路、信号处理电路和接口电路等。
检测电路用于检测芯片在运行过程中可能存在的安全隐患，如电压异常、电流波动等。
信号处理电路负责对从芯片输出的信号进行分析和处理，以判断芯片是否受到攻击。
接口电路则用于与外部设备进行连接和数据传输，方便后续的数据处理和分析。
软件部分是平台的灵魂，主要包括验证算法、数据处理算法和用户界面等。
验证算法是核心部分，用于分析和判断芯片是否符合安全性要求。
数据处理算法负责对从硬件部分采集到的数据进行处理和分析，提取有用信息，并生成相应的报告。
用户界面则提供了一个友好的操作界面，方便用户进行参数设置、数据查看和结果分析等操作。
可信芯片验证平台的实现需要经过以下几个步骤：首先，确定验证平台的功能和性能要求，明确验证的目标和指标。
其次，设计硬件部分，选择合适的电路和器件，并进行布局和连接。
然后，编写软件部分的验证算法和数据处理算法，并进行测试和调试。
最后，将硬件和软件部分进行整合，进行系统测试和性能评估。
通过可信芯片验证平台的设计和实现，可以有效提高芯片的可信度和安全性。
验证平台可以对芯片进行全面、细致的检测和分析，及时发现并阻止各种安全威胁。
同时，验证平台还可以为芯片的设计和制造提供重要的参考和指导，指出潜在的安全隐患和改进方向。
总之，可信芯片验证平台的设计与实现是保障芯片可信度和安全性的重要手段。
这一平台的设计需要充分考虑硬件和软件的相互配合和协同工作，确保整个验证过程的准确性和有效性。
数字集成电路可测性软件设计及验证平台
静态技术
物理验证
2020/4/21
共102页
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仿真技术
基于事件的仿真--任何一个输入的变化都被 标记为事件，即常说的功能仿真，精度高， 速度慢。比如Modelsim, VCS。
基于周期的仿真--单周期内只检查一次输入 并计算设计的输出逻辑值。速度快，无时 序、毛刺。比如Cyclone。
扫描测试
使用扫描触发器，会增加设计的面积，增加了路径 的延迟，增大了触发器的输出负载和电路的功耗。
SMIC0.18µm工艺库 FFDQRHDLX FFSDQRHDLX 增加百分比
AREA(µm2） 63.2 79.83 26.3%
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扫描测试流程
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DFT Compiler
Synopsys公司的集成于Design Compiler的 先进测试综合工具
独创的“一遍测试综合”技术
功能强大的扫描式可测性设计分析、综合和验 证技术
支持RTL级、门级的扫描测试设计规则检查， 以及给予约束的扫描链插入和优化
启动命令source /opt/demo/synopsys.env
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主要内容
可测性基础 可测性设计工具
验证的必要性 验证方法学介绍 验证工具介绍
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验证方法学
方法学：又称方法论，是一门学问采用的方法、规 则与公理；一种特定的做法或一套做法。
验证方法学：指完成验证过程中的一系列方法、技 术和规范。
.sv文件和.sdc文件供布局布线工具Astro生成芯片版图 .spf文件供测试矢量生成工具Tetramax生成与测试矢量集，待芯片流片 封装好后，测试矢量集供ATE设备来测试芯片。
软件测试中的模拟测试与仿真技术
软件测试中的模拟测试与仿真技术软件测试在今天的软件开发过程中扮演着关键的角色，它旨在验证软件的正确性、性能和可靠性。
为了实现高质量的软件测试，测试者们常常面临着各种挑战，如测试环境的限制、测试成本的增加等。
模拟测试和仿真技术的应用为测试人员提供了强大的工具和方法，以应对这些挑战。
本文将介绍软件测试中的模拟测试与仿真技术的基本概念、应用场景以及优势。
一、模拟测试技术模拟测试技术是通过构建虚拟的测试环境，模拟实际的运行场景来对软件进行测试的一种方法。
它通过对系统的建模和仿真，模拟各种测试情况，并对软件进行全面的测试。
模拟测试技术具有以下几个优点：1.1 提供可控的测试环境在实际的测试过程中，测试环境的控制是非常困难的。
但是通过模拟测试技术，我们可以构建一个可控的测试环境，从而能够更准确地模拟各种复杂的场景。
测试人员可以根据需要调整参数，模拟不同的运行情况，以验证系统的稳定性和可靠性。
1.2 降低测试成本实际测试环境的搭建需要昂贵的硬件设备和人力资源。
而模拟测试技术可以通过虚拟化和仿真来替代部分实际的测试环境，从而降低测试成本。
测试人员可以使用虚拟机、容器等技术来模拟多种测试场景，大大减少了硬件成本和人力成本。
1.3 提高测试效率模拟测试技术能够提高测试效率。
在实际测试环境中，某些测试用例的执行可能非常耗时，而在模拟测试中，我们可以通过加快仿真速度来加快测试的进行。
此外，在模拟测试中，我们还可以提前发现一些潜在的问题，避免了在实际环境中发生的意外，进一步提高了测试效率。
二、仿真技术仿真技术是为了将一个系统或者一个过程模拟成另一个系统或者另一个过程而产生的技术，它是实现模拟测试的基础。
在软件测试中，仿真技术可以用来模拟各种复杂的场景，以评估系统在不同情况下的性能和可靠性。
以下是几种常见的仿真技术：2.1 虚拟化技术虚拟化技术是指通过软件来模拟硬件功能，从而创建一个或者多个虚拟的运行环境。
在软件测试中，我们可以使用虚拟机来模拟多种不同的操作系统和配置，以验证软件在不同环境下的正确性和稳定性。
通过数字孪生技术实现虚拟仿真的具体步骤
通过数字孪生技术实现虚拟仿真的具体步骤数字孪生技术是一种将现实世界映射到虚拟空间的创新方法，通过数据采集、建模和仿真，为实际系统提供可靠的虚拟仿真环境。
通过数字孪生技术，人们可以通过对实际物理系统的数字化模拟，进行预测和优化，提高效率、降低成本并减少不确定性。
下面将详细阐述通过数字孪生技术实现虚拟仿真的具体步骤。
1. 数据采集与存储：实现数字孪生的第一步是采集和存储与实际物理系统相关的数据。
这些数据可以包括现实系统的物理属性、运行状态、环境条件等。
为了获取全面而准确的数据，可以使用传感器、监测设备等实时记录相关数据，并将其存储在云端或本地服务器上。
通过建立数据仓库，我们可以对这些数据进行管理和分析。
2. 建模与仿真：在详细了解实际物理系统的情况后，我们需要建立一个相应的模型来描述这个系统。
模型可以采用数学理论、物理原理或机器学习等方法进行构建。
必要时，可以使用计算机辅助设计软件如CAD（计算机辅助设计）或CAE （计算机辅助工程）等工具，对物体的几何形状和结构进行建模。
然后，我们可以使用数值计算和仿真软件对模型进行验证和测试。
3. 参数优化与验证：在建立模型后，我们需要对模型进行参数优化和验证，以确保其与实际物理系统的一致性。
这一步骤通常会结合实验数据与模型预测进行对比，通过调整模型参数的数值，使模型更加贴近实际系统的特征。
这有助于我们提高模型的准确性和可靠性，并减少误差和偏差。
4. 实时监控与反馈：数字孪生技术的一个关键特点是实时性。
一旦模型被建立和验证，它可以与实际系统进行实时的互动和反馈。
通过与实际系统的连接，我们可以定期获取实时数据并将其与模型进行比较。
这种实时监控和反馈可以帮助我们发现异常情况、评估风险，并在必要时进行调整和优化。
5. 优化与决策支持：通过数字孪生技术建立的虚拟仿真模型可以为决策制定提供重要指导。
基于模型的预测和仿真结果，我们可以评估各种决策方案的效果，并对其进行优化。
计算机网络原理实验仿真平台的实现
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［ ! ］唐兰 " 古文字学导论 ［# ］ " 齐鲁书社， !$%! " ［ & ］裘锡圭 " 文字学概要 ［# ］ " 商务印书馆， !$%% " ［ ’ ］钱学森主编 " 关于思维科学 ［ #］ " 上海人民出版社， !$%(" ［ ) ］列维一斯特劳斯 " 野性的思维 ［ #］ " 商务印书馆， !$%*" ［ + ］许慎 " 说文解字 ［# ］ " 中华书局， !$%+ " ［ ( ］王力 " 古代汉语 ［# ］ " 中华书局， !$%! "
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Host Target … Coverage (MCDC, DC, …)
Test results (OK/Failed)
Coverage At Model level for SCADE, At Code level from LDRA
/\N SYS I
· 应用SCADE Suite生成源代码和测试用 例
• 全面的解决方案
– 完全支持CMMI，敏捷，TDD等更多的过程模型 – 完全支持人工编写代码/自动生成代码混合的开发环境
SCADE Model
SCADE TCTCeTCeaesasastsstsetees
Legacy User Code (C or ADA)
Other Software
SCADE/LDRA
29/03沺 1 15奴 I 291!)3fl0121 5心
- · -- 29/0l/沁1115心 及 /03心 12 21'°1
N.,. fold
T吓 TCFF心 TCFFd, TCFF,,. TCFF心 TCH , TCF le
· 与仇成开发环境 ( IDE的兼容性
0
0
0
从全数字仿真到真实目标机
• 从模型测试到目标机测试
– 模型行为和模型覆盖 – 主机软件在环(SIL)的模型/代码行为和结构化覆盖率 – 目标机处理器在环(PIL)的模型/代码行为和结构化覆盖率
• 贯穿整个生命周期的测试迁移
关键软件测试验证挑战
• 软硬件集成阶段
关键软件测试验证挑战
• 系统测试阶段
议程
01 高安全性系统软件测试与验证挑战 02 集成数字化仿真测试验证解决方案 03 数字化仿真测试验证 04 总结
未满足全部EOC验证目标
可执行目标 码符合低级
需求
满足低级 需求的测 试覆盖率
可执行代码对 于低级需求是
鲁棒性的
不正确的异常处理 数据损坏 时间相关的需求和性能 硬件资源相关的性能 硬件监控需求
独立目标机验证
• DO-331的6.8.2章节详细描述目标机环境下测试的要求
– 可执行的目标码(EOC)验证活动 – 结构化覆盖率 – 浮点和其他与目标机相关的差异
· 集成LORA TOOLSUITE进行基于目标 硬件的自动回归测试
· 减少93% 的测试用例执行时间
·共计数刀个测试用例
· 高度自动化和优化的目标集成，可扩展 ，性和 性能
Export TBrun compatible tests from QTE
O.g, n心. Nomt
r., ludtm lib『 Uf ,
全数字仿真系统
数字及物理混合仿真系统
真实目标机
基于模型的硬件在环调试
宿主
ISYSTEM虚拟目标机 或 真实目标
机
机
映射接口
SCADE KCG代码
代理程序
SCADE IDE
硬件驱动
通信连接
通信连
接 ISYSTEM 虚拟仿真验证平台
议程
01 高安全性系统软件测试与验证挑战 02 集成数字化仿真测试验证解决方案 03 数字化仿真测试验证 04 总结
集成数字化仿真测试验证
从SCADE 到 LDRA Toolsuite
• 使用Scade和 LDRA工具套件大大提高工作效率
– Scade：建模、仿真和验证以及代码生成 – LDRA 工具套件：需求追踪、编码标准、代码覆盖，低级别测试
和符合性管理
• 二者集成带来更大收益
– 更有效地将工程规范和团队联系在一起 – 大幅降低认证风险和项目成本
基于模型开发的测试与验证
EOC测试
功能验证
数据/控制 耦合分析
性能测试
故障测试
。。。
低级需求验证
高级需求验证
控制及数据耦合分析
Requirement based Test case
Unexecuted code for the given test case
Unexecuted data reference for the given test case
数字化仿真平台实现关键软件 测试与验证
议程
01 高安全性系统软件测试与验证挑战 02 集成数字化仿真测试验证解决方案 Hale Waihona Puke 3 数字化仿真测试验证 04 总结
议程
01 高安全性系统软件测试与验证挑战 02 集成数字化仿真测试验证解决方案 03 数字化仿真测试验证 04 总结
基于模型开发
SCADE极大减少认证成本
匕 o _r c_c c_N_oo1.,ct 口 O_TC_C沁l_tl _OOl.t<f
LJ O_T(_CSM_R_O,O.t<:i 匕 O_TC_RM N001总 匕 O_TC_T风－N－_OOl.td 匕 父 ADE.tel
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29,01m 1216幼 29/0l /101215心
结构覆盖度量
结构覆盖度量
目标码验证
性能分析及硬件资源监控
✓ 覆盖率分析 ✓ 函数性能分析 ✓ 任务分析 ✓ 变量监控
✓ 堆栈分析 ✓ 内存泄漏分析 ✓ Trace分析 ✓ 逻辑分析
故障注入
议程
01 高安全性系统软件测试与验证挑战 02 集成数字化仿真测试验证解决方案 03 数字化仿真测试验证 04 总结
全面助力行业标准认证
DO-178B/C
IEC 61508
EN 50128
IEC 62304
。。。
ISO 26262
感谢聆听!