基于UVM 的以太网PHY 自动协商电路验证方法学研究

司潭潭 中兴通讯股份有限公司

一、研究的具体流程

（一）自动协商具体过程

两方都支持自动协商，则对方的FLP 会被另一方接受，解码FLP 中的信息出来。如果对方可以连接的。就把Auto-Negotiation Link Partner Ability Register 的 PHY 完成bit（bit5）置成1。未完成连接时，这个bit 一直为0。网络定义自动协商的定义为“自协商是通过一种叫做快速连接脉冲（Fast Link Pulse）的信号实现的，简称FLP。自协商的双方通过FLP 来交换数据。”

在互相进行通讯时，数据不能以流而以帧的方式进行工作。帧是一种数据包，在数据包有大量数据信息比如数据信息，而且还包涵数字的验证信息。一块网卡包括OSI 模型的两个层--物理层和数据链路层。ESL 的优点在于完成系统的建造模型的要求。使用EDA 工具，在物理层次收取必要的线路形态、门级网表、布局等，并且有合理的接口。

网卡的作用有两层：一是组装电脑里的数据并且传达给网络的线路。二是收取网络其它机器设备传递帧，帧重新组装数据，传给所在的电脑中。网卡只能收取在网络的信号，但与特殊情况时只接受发给所在电脑的帧和广播帧，将没用的帧消除。当设备机器传达数据时，网卡需要时间分组并且传送到数据流中。接收电脑消息并且通知系统是否顺利无误到达。

各自连接能力用最好的连接方式Link。比如，如果都10 和100M 则速率按照100M 连接；全双工和半双工都可以，用全双工连接。

自协商功能原理是提供仲裁功能、接受功能和发射FLP。PMA有双半工PMA。FLT 中时钟序列的作用是将所有数据归纳连接。链接脉冲是10BASE-T 连接的检测脉冲。16 个偶数表示逻辑，用0 和1 区分脉冲种类。当机器对FLP 没有回应，而恢复一个NLP。它就是10BASE-T。

自动协商有双工模式等内容包括运行速率，完成协商，两端设备在这种模式下被固定下。1000M以太网是同样原理，在此不做过多叙述。

（二）并行检测

动态验证和仿真器一起，用SDF Standard Delay Format 工作。机器是10M，不可以自协商，传达Normal Link Pulse 简称NLP。NLP 只是机器，无其他信息。NLP 脉开启。

100M 机器不能进行自协商过程，数据缺少下，在传达4B/5B 的Idle 符号。

并行检测测试到NLP，那么10M 速率是可以工作的；如果测试4B/5B 的Idle 符号，那么100M 速率可以。双全工、流控帧是否可以无法知道。所以，只是半双工，不是全双工，不能是流控帧。原理如下，在对端不进行自协商时，打开自协商的一方只能完成半双工模式。

在链路检测功能，解码数据并且存储在设备中。data-detectmax-timer 接受脉冲，在对应位置被时钟识别。

（三）协商原理

10 兆以太网是因为链路正常工作,不能超时发送脉冲。假如超时,接口不能接收脉冲,down 状态会显现,被收取重复的脉冲，处于up正确状态，是normal link pulse,简称nlp.它们的发射间距的时间一般是16ms。

10 兆不具备自己协商的功能,因为有nlp 的作用,可以进行flp(fast link pulse)脉冲操作,无论是多少兆都可以发射flp，间隔的时间远远少于nlp 少。

百兆接口发送flp 时,按时收到了响应,那接口百兆模式在接口设置,没有收到flp,只有nlp,转而向下兼容,发送nlp,转为10 兆模式.

而双工问题是在flp 中进行的,双方都发射flp,保持链路的完整性.双工自动协商是双方都不能用手工规划他们,不然'速率双工能力'就被忽视。不然就造成无法正确协商的结果。

（四）其他功能概述

在自动协商电路中还有仲裁功能、重新协商功能、决定优先权功能、下一页传输功能等。下一页传输功能可以传送随意的数据。在自动协商电路中还有验证计划和策略，比如验证手段、验证平台总体的框架、具体创造reg-transaction、an-transactio。在验证平台的最好层，逐级进行验证平台的组件。在创造验证用例，模拟模块处理数据输入，经过信息和产量方式。采用不同的寄存器械。引证网络资源的资料显示在网络上用以太网进行交换机对接操作时，设备的一端是双半工强制模式，如此产生的结果很大概率是全双工。这个后果与一般的结论不符。在正常情况下如果进行强制的协商，进行协商后为半双工模式。

有如此现象的原因是因为强制是假的，其实依旧是自动协商的状态，但是没有了全双工其他的所有能力。如此操作的状态下进行双方的端口对接，并且在自动协商的状态下，协商出全双工模式是不意外的事情，几乎可以说是必然的存在。如此在flp 进行后就有了速率双工能力，不能进行手动操作，不然这个能力就会被设备忽略，因此造成自动协商验证的操作失败。

二、结语

本研究在国内外的研究成果简单叙述了本研究验证方法的意义，以及研究的必要性和内在的独特价值。在进行比较后发现传统的研究方法有很多落后，不足的地方。以此应该采用Systemverilog 语言具有明显的优势，主要进行了以太网PHY 自动协商电路的工作流程，机制，方法的研究，对自动协商的电路进行功能验证，分辨覆盖率。本文从各个方面阐述了UVM 的以太网的验证方法，希望不断缩短验证时间。