浅谈中断验证

在工程项目中，不管是小到模块级验证，还是大到系统级验证，都有一项不可缺少的feature，那就是中断。

中断是一种硬件与软件间、cpu与外设间的交互手段，中断一旦出问题，芯片很可能会因此缺失某些特性，甚至于毁了整颗芯片，中断验证由此显得极为关键。

本期，黄鸭哥将给大家带来工程项目中常常碰到的中断的验证。

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何为中断

我们先来了解下什么是中断？

中断是指：芯片在执行程序指令流的过程中，突然出现某些意外情况而需要中止执行当前程序，并转入处理新的程序指令流，处理完毕后又返回原被暂停的程序指令流继续运行的机制。

（注意，工程实践中需要注意中断和查询的区别，中断是事件触发型的，可以是软件也可以是硬件，而查询，一般是软件行为，循环poll某个状态或者寄存器值。比如，中断就好比你点了个外卖，然后你就去干你别的事了，过了一会外卖小哥打电话叫你下楼取外卖；而查询与中断的区别在于，外卖小哥不会打电话给你，你点完外卖后要一直拿着手机查询订单状态，当外卖到楼下后自己下楼取餐。）

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中断执行

中断的具体流程是怎么样的呢？

1、当设备遇到某一事件或错误发生时，将发出IRQ中断给中断控制器（有的设备可能无中断控制器）。

2、中断控制器对这个IRQ进行硬件处理，把一些信息记录在中断控制器的寄存器上，然后中断控制器通过IRQ中断线给cpu发送中断信号。

3、cpu收到中断信号后会对中断控制器中的寄存器进行访问，读取中断信息存入自身的状态寄存器中，并且有的中断控制器还会通过mask寄存器屏蔽对应的中断，之后cpu执行存好的中断驱动程序。

后面的操作就得根据具体的驱动程序来决定了，大致上就是备份数据，清中断源等，最后就是恢复数据，这整个就是一个中断发生后的处理流程啦！

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中断类型

说完中断流程，我们来看下中断类型，按照功能类型来划分，中断可以分为事件中断和异常中断。

事件中断：一般是由硬件触发某个寄存器并拉高中断线，通知软件介入处理某些具体事务，比如一些周期性的神经网络训练请求或者完成一次DMA搬运操作等，事件中断属于软硬件协同工作上的一环。

异常中断：顾名思义，就是一些硬件不可预期的行为导致的错误发生，发生异常中断时，硬件可能已不能自我解决这种错误，需要向cpu申请支援。异常中断按照程度可以分为两类，分别为致命中断和非致命中断，它俩的区别在于硬件是否会由于异常错误挂死，甚至导致整个芯片崩溃宕机。

按照异常种类划分，例如可包括：

1、溢出中断，可能是某个计数器 ，也可能是某个buffer引发的溢出中断；

2、数据译码错误，比如，ecc中断，奇偶校验中断等；

3、协议违反中断，比如，axi协议的len不匹配数据，jedec协议的ca命令错误等等；

4、特性违反错误，比如，具体某个模块中的描述符错误，地址越界，传输错误等等。

对于模块级验证中的中断特性，验证人员需要考虑的是这些中断能不能被正常触发，触发中断后能不能正常上报，上报之后中断状态可不可查，中断源能不能被清除，清除之后能不能再次触发，中断是否可支持mask等。在这个一系列过程中，我们还要考虑中断类型与寄存器对应bit是否匹配（比如，ECC错误出现，feature中描述对应的寄存器的第1bit拉高，但是硬件模块错误的把第8bit拉高）、中断之间是否存在相互干扰、多中断发生时是否能准确上报、无异常发生时中断不能拉高、清除某个中断时不能错误清除其他的中断等等。

对于系统级中断验证，验证人员考虑的可能就不是那些底层的中断功能能否正常实现，而是要考虑各个模块，各个子系统的中断线能否正常汇聚到中断控制器，中断控制器的中断线是否能正常发送到cpu的中断管脚、进入低功耗模式前后的中断状态等等。

审核编辑 ：李倩