CN103178996B - 分布式包交换芯片模型验证***及验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式包交换芯片模型验证***及验证方法，涉及包处理芯片设计领域，该分布式包交换芯片模型验证***包括核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块，核心控制模块为服务端程序模块，命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块为客户端程序模块，该验证***属于C/S/C结构的分布式***，同时支持3种应用场景：***功能模型验证、软硬协同仿真验证、原型验证，不同的应用场景下所需模块不同。本发明能大幅缩短***功能在不同级别的验证收敛时间，提高开发效率，降低调试成本。
Description
技术领域
本发明涉及包处理芯片设计领域，特别是涉及一种分布式包交换芯片模型验证***及验证方法。
背景技术
随着全球通信技术的IP（Internet Protocol，网际协议）化进程不断深入，包交换芯片的应用需求日益增多，包交换相关的协议也随之增多，从而使得此类芯片的开发日趋复杂。
实际的芯片开发过程中，常见的芯片验证流程如下：
（1）***功能模型验证阶段：***采用高级语言（例如C语言）进行***功能的建模，即利用程序建模的方法先将芯片的包处理功能模拟出来，测试完成后再以此为基准进行硬件描述语言级别的实现，这一过程可简称为C模型测试；
（2）电路仿真验证阶段：采用硬件描述语言针对已经测试通过的C模型功能，完成RTL（Register Transport Level寄存器传输级）模块设计，并搭建仿真测试平台进行仿真测试；
（3）软硬协同仿真验证（Co-simulation）阶段：将已经通过仿真测试的RTL代码和芯片驱动软件的代码整合在一起进行仿真测试；
（4）原型验证阶段：将上述通过验证的RTL综合成为实际的真实电路，采用特定的FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）得到物理实现，并在原型验证板和网络测试仪表构成原型验证环境中进行测试，通常芯片开发在此阶段才将SDK（SystemDevelopment Kit，***开发工具包）和硬件***一同进行***级别的测试。
由于上述4个阶段采用的方法不同，一般需要为每个阶段单独设计一套硬件或软件来分别实现，测试用例无法复用，导致整个过程异常复杂。每个包交换芯片需要支持数以千计的各类网络协议，因此需要在不同级别上分别做大量的测试才能最终完成验证，整个收敛过程会出现大量的反复，待测芯片的功能验证在不同级别的验证收敛时间冗长，导致开发进度滞后。
发明内容
本发明提供了一种分布式包交换芯片模型验证***及验证方法，采用分布式的***架构对不同抽象级别的验证过程进行了归一化处理，能够大幅缩短待测芯片在不同级别的验证收敛时间，提高开发效率，降低调试成本。
本发明提供的分布式包交换芯片模型验证***，包括核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块，其中，核心控制模块属于服务端程序模块，命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块属于客户端程序模块，该验证***属于客户端-服务端-客户端C/S/C结构的分布式***，同时支持3种应用场景：***功能模型验证、软硬协同仿真验证、原型验证，不同的应用场景下所需模块不同；
核心控制模块，用于：管理与之相连的命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块之间传递的消息，完成全局配置文件和程序模块间专有消息的转发、复制、广播、分类、保存、统计，同时维护消息通道的连接；
命令行接口模块，用于：读取由用户定制的全局配置文件，根据读取的应用场景配置参数启动当前应用场景所需的程序模块，待C/S/C的连接初始化后，为芯片开发人员提供命令行接口，完成测试用例的定制和编辑；
SDK代理接口模块，用于：接收核心控制模块发来的待测包交换芯片配置，根据待测包交换芯片配置调用SDK软件，驱动待测包交换芯片的模型/原型正常运行；
虚拟网络测试仪表模块，用于：模拟真实的网络测试仪表，根据核心控制模块转发的待测包交换芯片测试激励配置消息和响应检查配置消息，完成数据包的发送、接收、校验和统计；
虚拟芯片配置模块，仅用在***功能模型验证应用场景下，用于保存、更新、查询待测包交换芯片的寄存器配置和包处理协议表项；
C模型封装模块，用于：读取虚拟芯片配置模块中的待测包交换芯片配置，接收测试模块发来的测试激励，将待测包交换芯片配置和测试激励送给封装在其内部的包交换芯片模型处理，将该包交换芯片模型处理后的结果发送到测试模块；C模型封装模块仅在***功能模型验证应用场景下启用，使包交换芯片模型连接到本分布式***中。
在上述技术方案的基础上，所述全局配置文件包括应用场景、模型类型、服务端进程配置信息和若干客户端进程配置信息，应用场景设置为***功能模型验证、软硬协同仿真验证、原型验证中的一种，用于控制不同的应用场景中所需程序模块的使能及运行方式；模型类型根据待测芯片的不同模块的模型被设置成不同标识，仅用在***功能模型验证应用场景下，C模型封装模块根据模型标识动态链接对应的C模型的目标文件；服务端进程配置信息包括IP地址、端口号、进程类型和设备号，客户端进程配置信息包括进程类型和设备号，IP地址和端口号用于创建服务器端程序模块和客户端程序模块之间的网络套接字连接，构建程序模块间的消息通道；进程类型被设置成不同的进程标识，用于区分不同的模块类型；在非组网测试中，核心控制模块将按照进程类型来进行对应的操作；设备号用于区分程序模块测试的待测芯片，在组网测试中，每个待测芯片都存在唯一的设备号，在组网测试中，核心控制模块将按照设备号、进程类型来进行对应的操作，在非组网测试中，设备号被***忽略。
在上述技术方案的基础上，所述程序模块间专有消息包括6个消息域：设备号、来源进程类型、目标进程类型、命令状态、消息号、消息内容，其中，设备号用于区分程序模块测试的待测芯片，在组网测试中，每个待测芯片都存在唯一的设备号，在组网测试中，核心控制模块将按照设备号、进程类型来进行对应的操作，在非组网测试中，设备号被***忽略；来源进程类型和目标进程类型用于表示一个消息的来源和目标，便于核心控制模块将按照进程类型进行转发，同时用于和消息号一同计算得出全局消息号；命令状态用于表示一个消息的基本返回状态；消息号用于区分同一类程序模块内不同的消息，核心控制模块根据全局消息号进行操作；消息内容是各个消息号对应的具体消息内容。
在上述技术方案的基础上，所述命令状态包括正确返回、命令错误和命令超时3种状态。
在上述技术方案的基础上，所述具体消息内容包括子消息、字符串信息和协议报文。
在上述技术方案的基础上，每一类程序模块内部的消息号是独立编号的，对于整个分布式***而言，全局消息号=目标进程类型的全局起始消息编号+消息号。
在上述技术方案的基础上，所述测试用例支持的命令包括待测芯片配置命令、虚拟网络测试仪表的激励配置命令、响应期望检查规则配置命令和本分布式***的调试命令。
在上述技术方案的基础上，所述核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块分布在相同机器或不同机器上。
在上述技术方案的基础上，所述核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块分布在相同操作***或不同操作***中。
基于上述分布式包交换芯片模型验证***，本发明实施例还提供一种分布式包交换芯片模型验证方法，包括以下步骤：
S1、在***功能模型验证场景下：
步骤101、***初始化：设置全局配置的应用场景为***功能模型验证，配置待测芯片的模型类型及设备号，配置核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块的进程标识和设备号，先启动核心控制模块，然后启动客户端程序模块，客户端程序模块根据全局配置中的IP地址、端口号自动创建与核心控制模块之间的消息通道，各模块分布在一台或多台机器上；
步骤102、测试命令或脚本录入：用户录入命令行接口模块所能识别的各种命令、脚本，命令行接口模块将命令、脚本文件转换成为命令消息发送到核心控制模块，命令消息包括待测芯片配置命令、激励配置命令、响应期望检查规则配置命令；
步骤103、测试命令转发：核心控制模块根据收到的命令消息中的目的进程类型和设备号，将待测芯片配置命令转发到SDK代理接口模块，将激励配置命令、响应期望检查规则配置命令转发到虚拟网络测试仪表模块；
步骤104、待测芯片配置命令处理：SDK代理接口模块将收到的待测芯片配置命令转换成具体的芯片配置，写入/读取虚拟芯片配置模块中的寄存器和表项数据，供C模型封装模块读取；
步骤105、激励配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的激励配置命令，产生对应的各种协议包数据，并发送给C模型封装模块，同时记录这些生成的激励包数据，为后续的期望包数据生成做准备；
步骤106、响应期望检查规则配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的响应期望检查规则配置命令和步骤105中记录的激励包数据，计算得到期望得到的响应包数据，并记录下来，为后续的实际响应包和期望的响应包之间进行自动比较做准备；
步骤107、C模型封装模块的包处理：C模型封装器将收到的各种激励包数据转换成待测芯片模型所能识别的数据结构，调用待测芯片模型的功能，得到响应包的数据结构，转换成虚拟网络测试仪表模块需要的响应包消息格式，发送给虚拟网络测试仪表模块；
步骤108、比较实际响应包与期望响应包：虚拟网络测试仪表模块将收到的实际响应包于之前记录的期望响应包进行比较，得到最终的结果，并将结果以文件的方式保存下来，供测试人员查阅；
S2、在软硬协同仿真验证场景下：
步骤201、***初始化：设置全局配置的应用场景为软硬协同仿真验证，配置待测芯片的模型类型及设备号，配置核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块的进程标识和设备号，先启动核心控制模块，然后启动客户端程序模块，客户端程序模块根据全局配置中的IP地址、端口号自动创建与核心控制模块之间的消息通道，各模块分布在一台或多台机器上；
步骤202、测试命令或脚本录入，与步骤102相同：用户录入命令行接口模块所能识别的各种命令、脚本，命令行接口模块将命令、脚本文件转换成为命令消息发送到核心控制模块，命令消息包括待测芯片配置命令、激励配置命令、响应期望检查规则配置命令；
步骤203、测试命令转发，与步骤103相同：核心控制模块根据收到的命令消息中的目的进程类型和设备号，将待测芯片配置命令转发到SDK代理接口模块，将激励配置命令、响应期望检查规则配置命令转发到虚拟网络测试仪表模块；
步骤204、待测芯片配置命令处理：SDK代理接口模块将收到的待测芯片配置命令转换成具体的芯片配置，通过RTL仿真器提供的直接编程接口DPI调用仿真测试平台的寄存器及表项配置功能，完成对RTL中的寄存器及表项配置进行读写操作；如果原RTL仿真测试平台没有开发对应的寄存器及表项配置DPI，则添加寄存器及表项配置DPI来适配本***；
步骤205、激励配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的激励配置命令，产生对应的各种协议包数据，通过DPI调用仿真测试平台的激励信号驱动功能，将激励包数据驱动到待测RTL模块的接口信号上，同时记录这些生成的激励包数据，为后续的期望包数据生成做准备；如果原RTL仿真测试平台没有开发对应的激励信号驱动DPI，则添加激励信号驱动DPI来适配本***；
步骤206、响应期望检查规则配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的响应期望检查规则配置命令和上一步处理中记录的激励包数据，计算得到期望得到的响应包数据，通过DPI将期望的响应包存入RTL的仿真测试平台，为后续的实际响应包和期望的响应包之间进行自动比较做准备；如果原RTL仿真测试平台没有开发对应的期望响应包存储DPI，则添加期望响应包存储DPI来适配本***；
步骤207、RTL仿真：RTL的仿真测试平台从其DPI接口得到激励包数据，驱动到RTL模块的输入接口信号上，待RTL模块处理完成后，从RTL模块的输出接口信号上，得到实际的响应包数据；
步骤208、比较实际响应包与期望响应包：RTL的仿真测试平台内部比较实际响应包和期望响应包的数据，得到最终的结果，并将结果以文件的方式保存下来，供测试人员查阅；
S3、在原型验证场景下：
步骤301、***初始化：设置全局配置的应用场景为原型验证，配置待测芯片的模型类型及设备号，配置核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块的进程标识和设备号，先启动核心控制模块，然后启动客户端程序模块，客户端程序模块根据全局配置中的IP地址、端口号自动创建与核心控制模块之间的消息通道，SDK代理接口模块配置在原型验证板的嵌入式***中启动，其余各个模块分布在一台或多台机器上；
步骤302、测试命令或脚本录入，与步骤202相同：用户录入命令行接口模块所能识别的各种命令、脚本，命令行接口模块将命令、脚本文件转换成为命令消息发送到核心控制模块，命令消息包括待测芯片配置命令、激励配置命令、响应期望检查规则配置命令；
步骤303、测试命令转发，与步骤203相同：核心控制模块根据收到的命令消息中的目的进程类型和设备号，将待测芯片配置命令转发到SDK代理接口模块，将激励配置命令、响应期望检查规则配置命令转发到虚拟网络测试仪表模块；
步骤304、待测芯片配置命令处理：SDK代理接口模块将收到的待测芯片配置命令转换成具体的芯片配置，调用SDK的寄存器及表项配置功能，完成对待测FPGA中的寄存器和表项进行读写操作；
步骤305、激励配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的激励配置命令，产生对应的各种协议包数据，通过调用真实网络测试仪表的数据包发送功能，将包直接送到待测原型验证板的网口上面，同时记录这些生成的激励包数据，为后续的期望包数据生成做准备；
步骤306、响应期望检查规则配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的响应期望检查规则配置命令和上一步处理中记录的激励包数据，计算得到期望得到的响应包数据，并记录下来，同时开启真实网络测试仪表的包抓取功能，为后续的实际响应包和期望的响应包之间进行自动比较做准备；
步骤307、FPGA完成包处理：待测芯片的物理实现FPGA通过原型验证板的网口得到激励包数据，处理完成后发送实际的响应包数据到原型验证板的网口，同时仪表接收到响应包，将收到的包存入其内部的缓存；
步骤308、比较实际响应包与期望响应包，虚拟网络测试仪表模块发完所有的激励包后，调用真实网络测试仪表的包抓取缓存读取功能，得到实际的响应包数据，与之前记录的期望响应包进行比较，得到最终的结果，并将结果以文件的方式保存下来，供测试人员查阅。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
（1）本发明适用于包交换芯片验证的整个过程，尤其是前端验证，效果非常显著，初期***模型验证期间能够将所有测试用例测试完成，后续的软硬协同仿真阶段和原型验证阶段仍然可以沿用之前的测试用例，在不修改原有测试用例的情况下，只需修改少量全局配置参数，就能够实现无缝切换，全自动的完成所有测试，能够大幅缩短待测芯片在不同级别的验证收敛时间，提高开发效率。
（2）本发明能够利用多个分布在不同的机器上的程序模块并行运行，使得整体的运行效率得到提高。
（3）本发明在芯片开发早期将SDK直接嵌入至分布式***中，提前进行验证，这样，通常需要等到原型验证板完成后才能进行的工作在芯片开发的初期就已经与其他工作一起完成，而且在后期的原型验证中再次使用SDK，此时的SDK是已经通过验证的，因而能够提高原型验证中***测试的效率，降低调试成本。
（4）包交换类的芯片测试中往往存在多芯片的组网测试，传统的验证***及方法通常难以支持，本发明的分布式***架构能够方便的支持多个待测芯片的组网测试。
（5）本发明的分布式***架构定义了专有的通信消息机制，通过添加消息转换程序，将本***的消息内容转换成为其他各种软件/硬件***能够接受的操作（例如硬件描述语言的仿真器，网络测试仪表命令接口），消息转换程序和核心控制模块能够进行消息通信，从而完成互联。因为通常第3方的***都有自己的一套接口，因为本分布式***定义了统一的通信消息格式，所以只用完成消息到第3方***所能识别的指令接口即可完成互联，内部的处理消息的方式仍然不变。如果不是分布式的***架构，没有这种消息机制，和其他***的互联将难以完成，只能用其他***提供的软件库和本***编译在一起才能完成。
附图说明
图1是本发明实施例中分布式包交换芯片模型验证***的结构示意图。
图2为本发明实施例中***全局配置的结构示意图。
图3为本发明实施例中进程间消息的结构示意图。
图4为本发明实施例中***功能模型验证的流程图。
图5为本发明实施例中软硬协同仿真验证的流程图。
图6为本发明实施例中原型验证的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供一种分布式包交换芯片模型验证***，包括核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块，其中，核心控制模块属于服务端程序模块，命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块属于客户端程序模块。该验证***属于C/S/C（Client-Server-Client客户端-服务端-客户端）结构的分布式***，同时支持3种应用场景：***功能模型验证、软硬协同仿真验证、原型验证，在不同的应用场景下所需的程序模块不同。
核心控制模块，属于整个分布式***的服务端程序，用于：管理与之相连的命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块之间传递的消息，完成本发明实施例的专有消息格式（后文将进一步说明）的转发、复制、广播、分类、保存、统计，同时维护消息通道的连接。
命令行接口模块，用于：读取由用户定制的本发明实施例专有的全局配置文件（后文将进一步说明），根据读取的应用场景配置参数启动当前应用场景所需的程序模块，待C/S/C的连接初始化后，为芯片开发人员提供命令行接口，完成测试用例的定制和编辑。测试用例支持的命令包含待测芯片配置命令，虚拟网络测试仪表的激励配置命令、响应期望检查规则配置命令，以及本分布式***的调试命令等。测试用例，可以在命令行上键入的方式送入命令行接口，也可以是一个预先写好的脚本文件（包含多条命令的文本文件）送入命令接口，本模块将所有命令转化成为本发明实施例的专有消息格式发送给核心控制模块，并从核心控制模块接收命令运行结果消息，提取消息中运行结果显示在命令行上。另外，本模块的所有命令交互记录都将记录在日志文件中，方便调试和分析测试结果。
SDK代理接口模块，用于：接收核心控制模块发来的待测包交换芯片配置，根据待测包交换芯片配置调用SDK软件，驱动待测包交换芯片的模型/原型正常运行；其运行方式会根据全局配置中应用场景配置参数的不同而发生变化。（后文会进一步说明）。
虚拟网络测试仪表模块，用于：模拟真实的网络测试仪表，根据核心控制模块转发的待测包交换芯片测试激励配置消息和响应检查配置消息，完成数据包的发送、接收、校验和统计；其运行方式会根据全局配置中应用场景配置参数的不同而发生变化。
虚拟芯片配置模块，用于：保存、更新、查询待测包交换芯片的寄存器配置和包处理协议表项。虚拟芯片配置模块仅在***功能模型验证应用场景下启用，对于软硬协同仿真验证和原型验证这2种应用场景，此模块的功能分别在RTL模块中及FPGA内的实际电路完成。
C模型封装模块，用于：读取虚拟芯片配置模块中的待测包交换芯片配置，接收测试模块发来的测试激励，将待测包交换芯片配置和测试激励送给封装在其内部的包交换芯片模型处理，将该包交换芯片模型处理后的结果发送到测试模块。在包交换芯片模型处理过程中，可能会修改虚拟芯片配置模块中的待测包交换芯片配置。C模型封装模块仅在***功能模型验证应用场景下启用，使包交换芯片模型能够连接到本分布式***中，对于软硬协同仿真验证和原型验证这2种应用场景，待测包交换芯片的实现形式分别为RTL代码及FPGA内的实际电路。
上述6个程序模块都可以作为独立的进程运行于不同的机器，不同的操作***上面，最终构成整个分布式验证***。
为了完成整个分布式验证***的互联和互通控制，本发明实施例制定了专有的全局配置文件格式和程序模块间专有消息格式。
参见图2所示，全局配置文件包括应用场景、模型类型、服务端进程配置信息和若干客户端进程配置信息，应用场景设置为***功能模型验证、软硬协同仿真验证、原型验证中的一种，用于控制不同的应用场景中上述6个程序模块中所需程序模块的使能及运行方式；验证过程是一步步的完成，一开始可能是一个个的待测模块在本***中得到验证，然后再将待测模块拼接成为完整的待测芯片，每个模块/芯片在***功能模型验证中都对应成为一个C模型，因此需要选择是哪一个模型。模型类型根据待测芯片的不同模块的模型被设置成不同标识，仅用在***功能模型验证应用场景下，C模型封装模块根据模型标识动态链接对应的C模型的目标文件；服务端进程配置信息包括IP地址、端口号、进程类型和设备号，客户端进程配置信息包括进程类型和设备号，IP地址和端口号用于创建服务器端程序模块和客户端程序模块之间的网络套接字（Socket）连接，构建程序模块间的消息通道；进程类型被设置成不同的进程标识，用于区分上述6种不同的程序模块类型，这里设置是对每个需要启动的程序模块设置标识，这样核心控制器才能分辨消息是来自哪个程序模块，需要转发到哪个程序模块。在非组网测试中，核心控制模块将按照进程类型来进行对应的操作；设备号用于区分程序模块测试的待测芯片，在组网测试中，每个待测芯片都存在唯一的设备号，在组网测试中，核心控制模块将按照设备号、进程类型来进行对应的操作，在非组网测试中，此设备号将被***忽略。
不同的应用场景下，全局配置项根据需要启动的程序模块类型，逐个填入上述配置，不需要启动的程序模块其模块类型相关的配置不应填入（后文有进一步说明）。
参见图3所示，程序模块间专有消息包括6个消息域：设备号、来源进程类型、目标进程类型、命令状态、消息号、消息内容，其中，设备号用于区分程序模块测试的待测芯片，在组网测试中，每个待测芯片都存在唯一的设备号，在组网测试中，核心控制模块将按照设备号、进程类型来进行对应的操作，在非组网测试中，此设备号将被***忽略；来源进程类型和目标进程类型用于表示一个消息的来源和目标，便于核心控制模块将按照进程类型进行转发，同时用于和消息号一同计算得出全局消息号；命令状态用于表示一个消息的基本返回状态，包含正确返回、命令错误和命令超时3种状态；消息号用于区分同一类程序模块内不同的消息，每一类程序模块内部的消息号是独立编号的，对于整个分布式***而言，全局消息号=目标进程类型的全局起始消息编号+消息号，核心控制模块根据全局消息号进行操作；消息内容是各个消息号对应的具体消息内容，理论上可以存放任意字节的数据，具体消息内容包括子消息（例如命令包括多个参数）、字符串信息和协议报文（如各类包数据）等，根据各模块的功能需要和处理的多种不同消息，具体消息内容和待测芯片的具体功能相关，本发明实施例中的程序模块间专有消息格式作为一种通用的消息格式，可以适用于各种待测的包交换类型芯片。
基于上述分布式包交换芯片模型验证***（包括全局配置和程序模块消息机制在内），本发明实施例提供一种分布式包交换芯片模型验证方法，能够同时支持3种应用场景：***功能模型验证、软硬协同仿真验证、原型验证，下面进行详细说明。
本发明实施例提供的分布式包交换芯片模型验证方法，包括以下步骤：
S1、参见图4所示，在***功能模型验证场景下：
步骤101、***初始化：设置全局配置的应用场景为***功能模型验证，配置待测芯片的模型类型及设备号，配置核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块的进程标识和设备号，先启动服务端程序模块，即核心控制模块，然后启动客户端程序模块，客户端程序模块根据全局配置中的IP地址、端口号自动创建与核心控制模块之间的消息通道，各个模块启动所在的位置不限，可以在一台机器上，也可分布在多台机器上；
步骤102、测试命令或脚本录入：用户录入命令行接口模块所能识别的各种命令、脚本，命令行接口模块将命令、脚本文件转换成为命令消息发送到核心控制模块，命令消息包括待测芯片配置命令、激励配置命令、响应期望检查规则配置命令；
步骤103、测试命令转发：核心控制模块根据收到的命令消息中的目的进程类型和设备号，将待测芯片配置命令转发到SDK代理接口模块，将激励配置命令、响应期望检查规则配置命令转发到虚拟网络测试仪表模块；
步骤104、待测芯片配置命令处理：SDK代理接口模块将收到的待测芯片配置命令转换成具体的芯片配置，写入/读取虚拟芯片配置模块中的寄存器和表项数据，供C模型封装模块读取；
步骤105、激励配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的激励配置命令，产生对应的各种协议包数据，并发送给C模型封装模块，同时记录这些生成的激励包数据，为后续的期望包数据生成做准备；
步骤106、响应期望检查规则配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的响应期望检查规则配置命令和步骤105中记录的激励包数据，计算得到期望得到的响应包数据，并记录下来，为后续的实际响应包和期望的响应包之间进行自动比较做准备；
步骤107、C模型封装模块的包处理：C模型封装器将收到的各种激励包数据转换成待测芯片模型所能识别的数据结构，调用待测芯片模型的功能，得到响应包的数据结构，转换成虚拟网络测试仪表模块需要的响应包消息格式，发送给虚拟网络测试仪表模块；
步骤108、比较实际响应包与期望响应包：虚拟网络测试仪表模块将收到的实际响应包于之前记录的期望响应包进行比较，得到最终的结果，并将结果以文件的方式保存下来，供测试人员查阅。
S2、参见图5所示，在软硬协同仿真验证场景下：
步骤201、***初始化：设置全局配置的应用场景为软硬协同仿真验证，配置待测芯片的模型类型及设备号，配置核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块的进程标识和设备号，先启动服务端程序模块，即核心控制模块，然后启动客户端程序模块，客户端程序模块根据全局配置中的IP地址、端口号自动创建与核心控制模块之间的消息通道，各个模块启动所在的位置不限，可以在一台机器上，也可分布在多台机器上；
软硬协同仿真验证场景下的全局配置与***功能模型验证场景下的全局配置对比，差异在于将应用场景变更为软硬协同仿真验证，去除虚拟芯片配置模块和C模型封装模块的进程标识和设备号，其余初始化操作和***功能模型验证场景下一致；
步骤202、测试命令或脚本录入，与步骤102相同：用户录入命令行接口模块所能识别的各种命令、脚本，命令行接口模块将命令、脚本文件转换成为命令消息发送到核心控制模块，命令消息包括待测芯片配置命令、激励配置命令、响应期望检查规则配置命令；
步骤203、测试命令转发，与步骤103相同：核心控制模块根据收到的命令消息中的目的进程类型和设备号，将待测芯片配置命令转发到SDK代理接口模块，将激励配置命令、响应期望检查规则配置命令转发到虚拟网络测试仪表模块；
步骤204、待测芯片配置命令处理：SDK代理接口模块将收到的待测芯片配置命令转换成具体的芯片配置，通过RTL仿真器提供的DPI（Direct Programming Interface，直接编程接口）调用仿真测试平台的寄存器及表项配置功能，完成对RTL中的寄存器及表项配置进行读写操作；如果原RTL仿真测试平台没有开发对应的寄存器及表项配置DPI，则必须要添加寄存器及表项配置DPI来适配本***；
步骤205、激励配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的激励配置命令，产生对应的各种协议包数据，通过DPI调用仿真测试平台的激励信号驱动功能，将激励包数据驱动到待测RTL模块的接口信号上，同时记录这些生成的激励包数据，为后续的期望包数据生成做准备；如果原RTL仿真测试平台没有开发对应的激励信号驱动DPI，则必须要添加激励信号驱动DPI来适配本***；
步骤206、响应期望检查规则配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的响应期望检查规则配置命令和上一步处理中记录的激励包数据，计算得到期望得到的响应包数据，通过DPI将期望的响应包存入RTL的仿真测试平台，为后续的实际响应包和期望的响应包之间进行自动比较做准备；如果原RTL仿真测试平台没有开发对应的期望响应包存储DPI，则必须要添加期望响应包存储DPI来适配本***；
步骤207、RTL仿真：RTL的仿真测试平台从其DPI接口得到了激励包数据，驱动到RTL模块的输入接口信号上，待RTL模块处理完成后，从RTL模块的输出接口信号上，得到实际的响应包数据；
步骤208、比较实际响应包与期望响应包：RTL的仿真测试平台内部比较实际响应包和期望响应包的数据，得到最终的结果，并将结果以文件的方式保存下来，供测试人员查阅。
S3、参见图6所示，在原型验证场景下：
步骤301、***初始化：设置全局配置的应用场景为原型验证，配置待测芯片的模型类型及设备号，配置核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块的进程标识和设备号，先启动服务端程序模块，即核心控制模块，然后启动客户端程序模块，客户端程序模块根据全局配置中的IP地址、端口号自动创建与核心控制模块之间的消息通道，SDK代理接口模块配置在原型验证板的嵌入式***中启动，其余各个模块启动所在的位置不限，可以在一台机器上，也可分布在多台机器上；
原型验证场景下的全局配置与软硬协同仿真验证场景下的全局配置基本一致，差异在于将应用场景配置变更为原型验证，同时SDK代理接口模块必须要配置在原型验证板的嵌入式***中启动，其余模块的启动位置不做限定；
步骤302、测试命令或脚本录入，与步骤202相同：用户录入命令行接口模块所能识别的各种命令、脚本，命令行接口模块将命令、脚本文件转换成为命令消息发送到核心控制模块，命令消息包括待测芯片配置命令、激励配置命令、响应期望检查规则配置命令；
步骤303、测试命令转发，与步骤203相同：核心控制模块根据收到的命令消息中的目的进程类型和设备号，将待测芯片配置命令转发到SDK代理接口模块，将激励配置命令、响应期望检查规则配置命令转发到虚拟网络测试仪表模块；
步骤304、待测芯片配置命令处理：SDK代理接口模块将收到的待测芯片配置命令转换成具体的芯片配置，调用SDK的寄存器及表项配置功能，完成对待测FPGA中的寄存器和表项进行读写操作；
步骤305、激励配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的激励配置命令，产生对应的各种协议包数据，通过调用真实网络测试仪表的数据包发送功能，将包直接送到待测原型验证板的网口上面，同时记录这些生成的激励包数据，为后续的期望包数据生成做准备；
步骤306、响应期望检查规则配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的响应期望检查规则配置命令和上一步处理中记录的激励包数据，计算得到期望得到的响应包数据，并记录下来，同时开启真实网络测试仪表的包抓取功能，为后续的实际响应包和期望的响应包之间进行自动比较做准备；
步骤307、FPGA完成包处理：FPGA（待测芯片的物理实现）通过原型验证板的网口得到了激励包数据，处理完成后发送实际的响应包数据到原型验证板的网口，同时仪表接收到响应包，其包抓取功能会将收到的包存入其内部的缓存；
步骤308、比较实际响应包与期望响应包，虚拟网络测试仪表模块发完所有的激励包后，调用真实网络测试仪表的包抓取缓存读取功能，从而得到实际的响应包数据，和之前记录的期望响应包进行比较，得到最终的结果，并将结果以文件的方式保存下来，供测试人员查阅。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型属在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种分布式包交换芯片模型验证***，其特征在于：包括核心控制模块、命令行接口模块、***开发工具包SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块，其中，核心控制模块属于服务端程序模块，命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块属于客户端程序模块，该验证***属于客户端-服务端-客户端C/S/C结构的分布式***，同时支持3种应用场景：***功能模型验证、软硬协同仿真验证、原型验证，不同的应用场景下所需模块不同；
核心控制模块，用于：管理与之相连的命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块之间传递的消息，完成全局配置文件和程序模块间专有消息的转发、复制、广播、分类、保存、统计，同时维护消息通道的连接；
命令行接口模块，用于：读取由用户定制的全局配置文件，根据读取的应用场景配置参数启动当前应用场景所需的程序模块，待C/S/C的连接初始化后，为芯片开发人员提供命令行接口，完成测试用例的定制和编辑；
SDK代理接口模块，用于：接收核心控制模块发来的待测包交换芯片配置，根据待测包交换芯片配置调用SDK软件，驱动待测包交换芯片的模型/原型正常运行；
虚拟网络测试仪表模块，用于：模拟真实的网络测试仪表，根据核心控制模块转发的待测包交换芯片测试激励配置消息和响应检查配置消息，完成数据包的发送、接收、校验和统计；
虚拟芯片配置模块，仅用在***功能模型验证应用场景下，用于保存、更新、查询待测包交换芯片的寄存器配置和包处理协议表项；
C模型封装模块，用于：读取虚拟芯片配置模块中的待测包交换芯片配置，接收测试模块发来的测试激励，将待测包交换芯片配置和测试激励送给封装在其内部的包交换芯片模型处理，将该包交换芯片模型处理后的结果发送到测试模块；C模型封装模块仅在***功能模型验证应用场景下启用，使包交换芯片模型连接到本分布式***中。
2.如权利要求1所述的分布式包交换芯片模型验证***，其特征在于：所述全局配置文件包括应用场景、模型类型、服务端进程配置信息和若干客户端进程配置信息，应用场景设置为***功能模型验证、软硬协同仿真验证、原型验证中的一种，用于控制不同的应用场景中所需程序模块的使能及运行方式；模型类型根据待测芯片的不同模块的模型被设置成不同标识，仅用在***功能模型验证应用场景下，C模型封装模块根据模型标识动态链接对应的C模型的目标文件；服务端进程配置信息包括IP地址、端口号、进程类型和设备号，客户端进程配置信息包括进程类型和设备号，IP地址和端口号用于创建服务器端程序模块和客户端程序模块之间的网络套接字连接，构建程序模块间的消息通道；进程类型被设置成不同的进程标识，用于区分不同的模块类型；在非组网测试中，核心控制模块将按照进程类型来进行对应的操作；设备号用于区分程序模块测试的待测芯片，在组网测试中，每个待测芯片都存在唯一的设备号，在组网测试中，核心控制模块将按照设备号、进程类型来进行对应的操作，在非组网测试中，设备号被***忽略。
3.如权利要求1所述的分布式包交换芯片模型验证***，其特征在于：所述程序模块间专有消息包括6个消息域：设备号、来源进程类型、目标进程类型、命令状态、消息号、消息内容，其中，设备号用于区分程序模块测试的待测芯片，在组网测试中，每个待测芯片都存在唯一的设备号，在组网测试中，核心控制模块将按照设备号、进程类型来进行对应的操作，在非组网测试中，设备号被***忽略；来源进程类型和目标进程类型用于表示一个消息的来源和目标，便于核心控制模块将按照进程类型进行转发，同时用于和消息号一同计算得出全局消息号；命令状态用于表示一个消息的基本返回状态；消息号用于区分同一类程序模块内不同的消息，核心控制模块根据全局消息号进行操作；消息内容是各个消息号对应的具体消息内容。
4.如权利要求3所述的分布式包交换芯片模型验证***，其特征在于：所述命令状态包括正确返回、命令错误和命令超时3种状态。
5.如权利要求3所述的分布式包交换芯片模型验证***，其特征在于：所述具体消息内容包括子消息、字符串信息和协议报文。
6.如权利要求3所述的分布式包交换芯片模型验证***，其特征在于：每一类程序模块内部的消息号是独立编号的，对于整个分布式***而言，全局消息号＝目标进程类型的全局起始消息编号+消息号。
7.如权利要求1至6中任一项所述的分布式包交换芯片模型验证***，其特征在于：所述测试用例支持的命令包括待测芯片配置命令、虚拟网络测试仪表的激励配置命令、响应期望检查规则配置命令和本分布式***的调试命令。
8.如权利要求1至6中任一项所述的分布式包交换芯片模型验证***，其特征在于：所述核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块分布在相同机器或不同机器上。
9.如权利要求1至6中任一项所述的分布式包交换芯片模型验证***，其特征在于：所述核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块分布在相同操作***或不同操作***中。
10.一种基于权利要求1至9中任一项所述的分布式包交换芯片模型验证***的分布式包交换芯片模型验证方法，包括以下步骤：
S1、在***功能模型验证场景下：
步骤101、***初始化：设置全局配置的应用场景为***功能模型验证，配置待测芯片的模型类型及设备号，配置核心控制模块、命令行接口模块、***开发工具包SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块、虚拟芯片配置模块和C模型封装模块的进程标识和设备号，先启动核心控制模块，然后启动客户端程序模块，客户端程序模块根据全局配置中的IP地址、端口号自动创建与核心控制模块之间的消息通道，各模块分布在一台或多台机器上；
步骤102、测试命令或脚本录入：用户录入命令行接口模块所能识别的各种命令、脚本，命令行接口模块将命令、脚本文件转换成为命令消息发送到核心控制模块，命令消息包括待测芯片配置命令、激励配置命令、响应期望检查规则配置命令；
步骤103、测试命令转发：核心控制模块根据收到的命令消息中的目的进程类型和设备号，将待测芯片配置命令转发到SDK代理接口模块，将激励配置命令、响应期望检查规则配置命令转发到虚拟网络测试仪表模块；
步骤104、待测芯片配置命令处理：SDK代理接口模块将收到的待测芯片配置命令转换成具体的芯片配置，写入/读取虚拟芯片配置模块中的寄存器和表项数据，供C模型封装模块读取；
步骤105、激励配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的激励配置命令，产生对应的各种协议包数据，并发送给C模型封装模块，同时记录这些生成的激励包数据，为后续的期望包数据生成做准备；
步骤106、响应期望检查规则配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的响应期望检查规则配置命令和步骤105中记录的激励包数据，计算得到期望得到的响应包数据，并记录下来，为后续的实际响应包和期望的响应包之间进行自动比较做准备；
步骤107、C模型封装模块的包处理：C模型封装器将收到的各种激励包数据转换成待测芯片模型所能识别的数据结构，调用待测芯片模型的功能，得到响应包的数据结构，转换成虚拟网络测试仪表模块需要的响应包消息格式，发送给虚拟网络测试仪表模块；
步骤108、比较实际响应包与期望响应包：虚拟网络测试仪表模块将收到的实际响应包于之前记录的期望响应包进行比较，得到最终的结果，并将结果以文件的方式保存下来，供测试人员查阅；
S2、在软硬协同仿真验证场景下：
步骤201、***初始化：设置全局配置的应用场景为软硬协同仿真验证，配置待测芯片的模型类型及设备号，配置核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块的进程标识和设备号，先启动核心控制模块，然后启动客户端程序模块，客户端程序模块根据全局配置中的IP地址、端口号自动创建与核心控制模块之间的消息通道，各模块分布在一台或多台机器上；
步骤202、测试命令或脚本录入，与步骤102相同：用户录入命令行接口模块所能识别的各种命令、脚本，命令行接口模块将命令、脚本文件转换成为命令消息发送到核心控制模块，命令消息包括待测芯片配置命令、激励配置命令、响应期望检查规则配置命令；
步骤203、测试命令转发，与步骤103相同：核心控制模块根据收到的命令消息中的目的进程类型和设备号，将待测芯片配置命令转发到SDK代理接口模块，将激励配置命令、响应期望检查规则配置命令转发到虚拟网络测试仪表模块；
步骤204、待测芯片配置命令处理：SDK代理接口模块将收到的待测芯片配置命令转换成具体的芯片配置，通过寄存器传输级RTL仿真器提供的直接编程接口DPI调用仿真测试平台的寄存器及表项配置功能，完成对RTL中的寄存器及表项配置进行读写操作；如果原RTL仿真测试平台没有开发对应的寄存器及表项配置DPI，则添加寄存器及表项配置DPI来适配本***；
步骤205、激励配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的激励配置命令，产生对应的各种协议包数据，通过DPI调用仿真测试平台的激励信号驱动功能，将激励包数据驱动到待测RTL模块的接口信号上，同时记录这些生成的激励包数据，为后续的期望包数据生成做准备；如果原RTL仿真测试平台没有开发对应的激励信号驱动DPI，则添加激励信号驱动DPI来适配本***；
步骤206、响应期望检查规则配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的响应期望检查规则配置命令和上一步处理中记录的激励包数据，计算得到期望得到的响应包数据，通过DPI将期望的响应包存入RTL的仿真测试平台，为后续的实际响应包和期望的响应包之间进行自动比较做准备；如果原RTL仿真测试平台没有开发对应的期望响应包存储DPI，则添加期望响应包存储DPI来适配本***；
步骤207、RTL仿真：RTL的仿真测试平台从其DPI接口得到激励包数据，驱动到RTL模块的输入接口信号上，待RTL模块处理完成后，从RTL模块的输出接口信号上，得到实际的响应包数据；
步骤208、比较实际响应包与期望响应包：RTL的仿真测试平台内部比较实际响应包和期望响应包的数据，得到最终的结果，并将结果以文件的方式保存下来，供测试人员查阅；
S3、在原型验证场景下：
步骤301、***初始化：设置全局配置的应用场景为原型验证，配置待测芯片的模型类型及设备号，配置核心控制模块、命令行接口模块、SDK代理接口模块、虚拟网络测试仪表模块的进程标识和设备号，先启动核心控制模块，然后启动客户端程序模块，客户端程序模块根据全局配置中的IP地址、端口号自动创建与核心控制模块之间的消息通道，SDK代理接口模块配置在原型验证板的嵌入式***中启动，其余各个模块分布在一台或多台机器上；
步骤302、测试命令或脚本录入，与步骤202相同：用户录入命令行接口模块所能识别的各种命令、脚本，命令行接口模块将命令、脚本文件转换成为命令消息发送到核心控制模块，命令消息包括待测芯片配置命令、激励配置命令、响应期望检查规则配置命令；
步骤303、测试命令转发，与步骤203相同：核心控制模块根据收到的命令消息中的目的进程类型和设备号，将待测芯片配置命令转发到SDK代理接口模块，将激励配置命令、响应期望检查规则配置命令转发到虚拟网络测试仪表模块；
步骤304、待测芯片配置命令处理：SDK代理接口模块将收到的待测芯片配置命令转换成具体的芯片配置，调用SDK的寄存器及表项配置功能，完成对待测FPGA中的寄存器和表项进行读写操作；
步骤305、激励配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的激励配置命令，产生对应的各种协议包数据，通过调用真实网络测试仪表的数据包发送功能，将包直接送到待测原型验证板的网口上面，同时记录这些生成的激励包数据，为后续的期望包数据生成做准备；
步骤306、响应期望检查规则配置命令处理：虚拟网络测试仪表模块根据收到的响应期望检查规则配置命令和上一步处理中记录的激励包数据，计算得到期望得到的响应包数据，并记录下来，同时开启真实网络测试仪表的包抓取功能，为后续的实际响应包和期望的响应包之间进行自动比较做准备；
步骤307、FPGA完成包处理：待测芯片的物理实现FPGA通过原型验证板的网口得到激励包数据，处理完成后发送实际的响应包数据到原型验证板的网口，同时仪表接收到响应包，将收到的包存入其内部的缓存；
步骤308、比较实际响应包与期望响应包，虚拟网络测试仪表模块发完所有的激励包后，调用真实网络测试仪表的包抓取缓存读取功能，得到实际的响应包数据，与之前记录的期望响应包进行比较，得到最终的结果，并将结果以文件的方式保存下来，供测试人员查阅。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Effective date of registration: 20170606 Address after: 430074, Hubei Wuhan East Lake Development Zone, Kanto Industrial Park, beacon Road, optical communications building, industrial building, two floor Patentee after: Wuhan flying Microelectronics Technology Co., Ltd. Address before: China Science and Technology Park Dongxin road East Lake Development Zone 430074 Hubei Province, Wuhan City, No. 5 Patentee before: Fenghuo Communication Science &. Technology Co., Ltd. |
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Effective date of registration: 20170808 Address after: 430000 East Lake high tech Development Zone, Hubei Province, No. 6, No., high and new technology development zone, No. four Co-patentee after: Wuhan flying Microelectronics Technology Co., Ltd. Patentee after: Fenghuo Communication Science &. Technology Co., Ltd. Address before: 430074, Hubei Wuhan East Lake Development Zone, Kanto Industrial Park, beacon Road, optical communications building, industrial building, two floor Patentee before: Wuhan flying Microelectronics Technology Co., Ltd. |
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Effective date of registration: 20210722 Address after: 430074 second floor, optical communication building, Fenghuo Road, Guandong Industrial Park, Donghu Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee after: WUHAN FISILINK MICROELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 430000 No. 6, High-tech Fourth Road, Donghu High-tech Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee before: FIBERHOME TELECOMMUNICATION TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Patentee before: WUHAN FISILINK MICROELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20220602 Address after: 430000 Room 403, 4th floor, Optics Valley Science and technology building, No. 770, Gaoxin Avenue, Wuhan East Lake New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province kjdsa2022006 (Wuhan area of the free trade zone) Patentee after: Wuhan binary semiconductor Co.,Ltd. Address before: 430074 second floor, optical communication building, Fenghuo Road, Guandong Industrial Park, Donghu Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee before: WUHAN FISILINK MICROELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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