基于UVM 的以太網(wǎng)PHY 自動協(xié)商電路驗(yàn)證方法學(xué)研究

司潭潭 中興通訊股份有限公司

一、研究的具體流程

（一）自動協(xié)商具體過程

兩方都支持自動協(xié)商，則對方的FLP 會被另一方接受，解碼FLP 中的信息出來。如果對方可以連接的。就把Auto-Negotiation Link Partner Ability Register 的 PHY 完成bit（bit5）置成1。未完成連接時(shí)，這個(gè)bit 一直為0。網(wǎng)絡(luò)定義自動協(xié)商的定義為“自協(xié)商是通過一種叫做快速連接脈沖（Fast Link Pulse）的信號實(shí)現(xiàn)的，簡稱FLP。自協(xié)商的雙方通過FLP 來交換數(shù)據(jù)。”

在互相進(jìn)行通訊時(shí)，數(shù)據(jù)不能以流而以幀的方式進(jìn)行工作。幀是一種數(shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)包有大量數(shù)據(jù)信息比如數(shù)據(jù)信息，而且還包涵數(shù)字的驗(yàn)證信息。一塊網(wǎng)卡包括OSI 模型的兩個(gè)層--物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。ESL 的優(yōu)點(diǎn)在于完成系統(tǒng)的建造模型的要求。使用EDA 工具，在物理層次收取必要的線路形態(tài)、門級網(wǎng)表、布局等，并且有合理的接口。

網(wǎng)卡的作用有兩層：一是組裝電腦里的數(shù)據(jù)并且傳達(dá)給網(wǎng)絡(luò)的線路。二是收取網(wǎng)絡(luò)其它機(jī)器設(shè)備傳遞幀，幀重新組裝數(shù)據(jù)，傳給所在的電腦中。網(wǎng)卡只能收取在網(wǎng)絡(luò)的信號，但與特殊情況時(shí)只接受發(fā)給所在電腦的幀和廣播幀，將沒用的幀消除。當(dāng)設(shè)備機(jī)器傳達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)卡需要時(shí)間分組并且傳送到數(shù)據(jù)流中。接收電腦消息并且通知系統(tǒng)是否順利無誤到達(dá)。

各自連接能力用最好的連接方式Link。比如，如果都10 和100M 則速率按照100M 連接；全雙工和半雙工都可以，用全雙工連接。

自協(xié)商功能原理是提供仲裁功能、接受功能和發(fā)射FLP。PMA有雙半工PMA。FLT 中時(shí)鐘序列的作用是將所有數(shù)據(jù)歸納連接。鏈接脈沖是10BASE-T 連接的檢測脈沖。16 個(gè)偶數(shù)表示邏輯，用0 和1 區(qū)分脈沖種類。當(dāng)機(jī)器對FLP 沒有回應(yīng)，而恢復(fù)一個(gè)NLP。它就是10BASE-T。

自動協(xié)商有雙工模式等內(nèi)容包括運(yùn)行速率，完成協(xié)商，兩端設(shè)備在這種模式下被固定下。1000M以太網(wǎng)是同樣原理，在此不做過多敘述。

（二）并行檢測

動態(tài)驗(yàn)證和仿真器一起，用SDF Standard Delay Format 工作。機(jī)器是10M，不可以自協(xié)商，傳達(dá)Normal Link Pulse 簡稱NLP。NLP 只是機(jī)器，無其他信息。NLP 脈開啟。

100M 機(jī)器不能進(jìn)行自協(xié)商過程，數(shù)據(jù)缺少下，在傳達(dá)4B/5B 的Idle 符號。

并行檢測測試到NLP，那么10M 速率是可以工作的；如果測試4B/5B 的Idle 符號，那么100M 速率可以。雙全工、流控幀是否可以無法知道。所以，只是半雙工，不是全雙工，不能是流控幀。原理如下，在對端不進(jìn)行自協(xié)商時(shí)，打開自協(xié)商的一方只能完成半雙工模式。

在鏈路檢測功能，解碼數(shù)據(jù)并且存儲在設(shè)備中。data-detectmax-timer 接受脈沖，在對應(yīng)位置被時(shí)鐘識別。

（三）協(xié)商原理

10 兆以太網(wǎng)是因?yàn)殒溌氛９ぷ?不能超時(shí)發(fā)送脈沖。假如超時(shí),接口不能接收脈沖,down 狀態(tài)會顯現(xiàn),被收取重復(fù)的脈沖，處于up正確狀態(tài)，是normal link pulse,簡稱nlp.它們的發(fā)射間距的時(shí)間一般是16ms。

10 兆不具備自己協(xié)商的功能,因?yàn)橛衝lp 的作用,可以進(jìn)行flp(fast link pulse)脈沖操作,無論是多少兆都可以發(fā)射flp，間隔的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于nlp 少。

百兆接口發(fā)送flp 時(shí),按時(shí)收到了響應(yīng),那接口百兆模式在接口設(shè)置,沒有收到flp,只有nlp,轉(zhuǎn)而向下兼容,發(fā)送nlp,轉(zhuǎn)為10 兆模式.

而雙工問題是在flp 中進(jìn)行的,雙方都發(fā)射flp,保持鏈路的完整性.雙工自動協(xié)商是雙方都不能用手工規(guī)劃他們,不然'速率雙工能力'就被忽視。不然就造成無法正確協(xié)商的結(jié)果。

（四）其他功能概述

在自動協(xié)商電路中還有仲裁功能、重新協(xié)商功能、決定優(yōu)先權(quán)功能、下一頁傳輸功能等。下一頁傳輸功能可以傳送隨意的數(shù)據(jù)。在自動協(xié)商電路中還有驗(yàn)證計(jì)劃和策略，比如驗(yàn)證手段、驗(yàn)證平臺總體的框架、具體創(chuàng)造reg-transaction、an-transactio。在驗(yàn)證平臺的最好層，逐級進(jìn)行驗(yàn)證平臺的組件。在創(chuàng)造驗(yàn)證用例，模擬模塊處理數(shù)據(jù)輸入，經(jīng)過信息和產(chǎn)量方式。采用不同的寄存器械。引證網(wǎng)絡(luò)資源的資料顯示在網(wǎng)絡(luò)上用以太網(wǎng)進(jìn)行交換機(jī)對接操作時(shí)，設(shè)備的一端是雙半工強(qiáng)制模式，如此產(chǎn)生的結(jié)果很大概率是全雙工。這個(gè)后果與一般的結(jié)論不符。在正常情況下如果進(jìn)行強(qiáng)制的協(xié)商，進(jìn)行協(xié)商后為半雙工模式。

有如此現(xiàn)象的原因是因?yàn)閺?qiáng)制是假的，其實(shí)依舊是自動協(xié)商的狀態(tài)，但是沒有了全雙工其他的所有能力。如此操作的狀態(tài)下進(jìn)行雙方的端口對接，并且在自動協(xié)商的狀態(tài)下，協(xié)商出全雙工模式是不意外的事情，幾乎可以說是必然的存在。如此在flp 進(jìn)行后就有了速率雙工能力，不能進(jìn)行手動操作，不然這個(gè)能力就會被設(shè)備忽略，因此造成自動協(xié)商驗(yàn)證的操作失敗。

二、結(jié)語

本研究在國內(nèi)外的研究成果簡單敘述了本研究驗(yàn)證方法的意義，以及研究的必要性和內(nèi)在的獨(dú)特價(jià)值。在進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的研究方法有很多落后，不足的地方。以此應(yīng)該采用Systemverilog 語言具有明顯的優(yōu)勢，主要進(jìn)行了以太網(wǎng)PHY 自動協(xié)商電路的工作流程，機(jī)制，方法的研究，對自動協(xié)商的電路進(jìn)行功能驗(yàn)證，分辨覆蓋率。本文從各個(gè)方面闡述了UVM 的以太網(wǎng)的驗(yàn)證方法，希望不斷縮短驗(yàn)證時(shí)間。