科普一下工程項目中常常碰到的中斷驗證

在工程項目中，不管是小到模塊級驗證，還是大到系統(tǒng)級驗證，都有一項不可缺少的feature，那就是中斷。

中斷是一種硬件與軟件間、cpu與外設間的交互手段，中斷一旦出問題，芯片很可能會因此缺失某些特性，甚至于毀了整顆芯片，中斷驗證由此顯得極為關鍵。

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何為中斷

我們先來了解下什么是中斷？ 中斷是指：芯片在執(zhí)行程序指令流的過程中，突然出現(xiàn)某些意外情況而需要中止執(zhí)行當前程序，并轉入處理新的程序指令流，處理完畢后又返回原被暫停的程序指令流繼續(xù)運行的機制。

（注意，工程實踐中需要注意中斷和查詢的區(qū)別，中斷是事件觸發(fā)型的，可以是軟件也可以是硬件，而查詢，一般是軟件行為，循環(huán)poll某個狀態(tài)或者寄存器值。比如，中斷就好比你點了個外賣，然后你就去干你別的事了，過了一會外賣小哥打電話叫你下樓取外賣；而查詢與中斷的區(qū)別在于，外賣小哥不會打電話給你，你點完外賣后要一直拿著手機查詢訂單狀態(tài)，當外賣到樓下后自己下樓取餐。）

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中斷執(zhí)行

中斷的具體流程是怎么樣的呢？

1、當設備遇到某一事件或錯誤發(fā)生時，將發(fā)出IRQ中斷給中斷控制器（有的設備可能無中斷控制器）。

2、中斷控制器對這個IRQ進行硬件處理，把一些信息記錄在中斷控制器的寄存器上，然后中斷控制器通過IRQ中斷線給cpu發(fā)送中斷信號。

3、cpu收到中斷信號后會對中斷控制器中的寄存器進行訪問，讀取中斷信息存入自身的狀態(tài)寄存器中，并且有的中斷控制器還會通過mask寄存器屏蔽對應的中斷，之后cpu執(zhí)行存好的中斷驅動程序。

后面的操作就得根據具體的驅動程序來決定了，大致上就是備份數據，清中斷源等，最后就是恢復數據，這整個就是一個中斷發(fā)生后的處理流程啦！

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中斷類型

說完中斷流程，我們來看下中斷類型，按照功能類型來劃分，中斷可以分為事件中斷和異常中斷。

事件中斷：一般是由硬件觸發(fā)某個寄存器并拉高中斷線，通知軟件介入處理某些具體事務，比如一些周期性的神經網絡訓練請求或者完成一次DMA搬運操作等，事件中斷屬于軟硬件協(xié)同工作上的一環(huán)。

異常中斷：顧名思義，就是一些硬件不可預期的行為導致的錯誤發(fā)生，發(fā)生異常中斷時，硬件可能已不能自我解決這種錯誤，需要向cpu申請支援。異常中斷按照程度可以分為兩類，分別為致命中斷和非致命中斷，它倆的區(qū)別在于硬件是否會由于異常錯誤掛死，甚至導致整個芯片崩潰宕機。

按照異常種類劃分，例如可包括：

1、溢出中斷，可能是某個計數器 ，也可能是某個buffer引發(fā)的溢出中斷；

2、數據譯碼錯誤，比如，ecc中斷，奇偶校驗中斷等；

3、協(xié)議違反中斷，比如，axi協(xié)議的len不匹配數據，jedec協(xié)議的ca命令錯誤等等；

4、特性違反錯誤，比如，具體某個模塊中的描述符錯誤，地址越界，傳輸錯誤等等。

對于模塊級驗證中的中斷特性，驗證人員需要考慮的是這些中斷能不能被正常觸發(fā)，觸發(fā)中斷后能不能正常上報，上報之后中斷狀態(tài)可不可查，中斷源能不能被清除，清除之后能不能再次觸發(fā)，中斷是否可支持mask等。在這個一系列過程中，我們還要考慮中斷類型與寄存器對應bit是否匹配（比如，ECC錯誤出現(xiàn)，feature中描述對應的寄存器的第1bit拉高，但是硬件模塊錯誤的把第8bit拉高）、中斷之間是否存在相互干擾、多中斷發(fā)生時是否能準確上報、無異常發(fā)生時中斷不能拉高、清除某個中斷時不能錯誤清除其他的中斷等等。

對于系統(tǒng)級中斷驗證，驗證人員考慮的可能就不是那些底層的中斷功能能否正常實現(xiàn)，而是要考慮各個模塊，各個子系統(tǒng)的中斷線能否正常匯聚到中斷控制器，中斷控制器的中斷線是否能正常發(fā)送到cpu的中斷管腳、進入低功耗模式前后的中斷狀態(tài)等等。

審核編輯：劉清