ISP — 功能 Spec 与验证 Testplan（详细版）

工程路径：/project/SOC_V1.1/To_Customer/ISP/
关联：IP验证环境资料.md（UVM 环境 / Makefile / Test 运行）

第一部分：功能 Spec

1. 概述

1.1 IP 名称与版本

1.2 交付范围

本 IP 验证包包含（sim/dut.f）：

• isp_top.v、isp_dgain.v、isp_demosaic_lite.v、isp_utils.v

不包含（在 SoC soc/filelist/isp.f）：

• isp_dma.v、rdma2isp.v、isp2wdma.v —— AHB/DMA 灌图与抽数

2. 模块层次

isp_top
├── isp_dgain          # 数字增益（3 拍延迟）
├── vid_mux (BITS)     # dgain 旁路
├── isp_demosaic       # 5×5 Bayer → RGB
├── vid_mux (BITS*3)   # demosaic 旁路
└── (参数 WIDTH/HEIGHT/BITS/BAYER)

3. 参数说明

BAYER 模式编码（isp_demosaic）：

实际像素类型还受 行奇偶 odd_line、列奇偶 odd_pix 影响：
p33_fmt = BAYER[1:0] ^ {odd_line, odd_pix} → 得到 FMT_R / FMT_Gr / FMT_Gb / FMT_B。

4. 端口 Spec

4.1 完整端口表

4.2 视频时序 Spec

合法输入波形（验证环境 isp_driver 为参考实现）：

输出延迟：

• isp_dgain：href/vsync 相对输入延迟 3 拍（DLY_CLK=3）。
• isp_demosaic：含 4 行行缓冲 + 窗口计算，输出相对输入 至少数行延迟；scoreboard 用 行号 + 边界屏蔽 对齐金模型。

5. 算法 Spec

5.1 数字增益 isp_dgain

功能描述：对每个有效像素做线性变换并饱和。

计算步骤（单周期流水线概念）：

1. acc = in_raw × gain（位宽扩展）
2. acc2 = acc + (offset << 4)
3. out_raw = sat( acc2 >> 4 )，饱和到 BITS 全 1

复位行为：rst_n 低时输出 0；href/vsync 延迟 3 拍输出。

旁路：dgain_en=0 时 vid_mux 选通 in_* 直连 demosaic 输入。

5.2 去马赛克 isp_demosaic

功能描述：基于 5×5 空间邻域 的 Bayer 插值，输出 RGB。

关键内部状态：

输出：out_r/out_g/out_b 在 out_href 有效时更新；无效时为 0。

旁路：demosic_en=0 时 RGB 三路均赋值为输入 RAW（经 dgain 后）。

5.3 参考模型（C model）

输入文件格式：文本，每行 16 个十六进制字节，空格分隔，如：
0x12 0x34 ...（共 16 个）

6. 性能与边界

第二部分：验证 Testplan

7. 验证目标与策略

7.1 验证目标

1. 证明 Demosaic 算法 在典型 Bayer 图样下与参考模型一致。
2. 证明 视频时序接口 可被正确驱动与采样。
3. 为后续 SoC 集成提供 像素级金标准 基线。

7.2 验证方法

7.3 不在范围

• DMA 描述符、AHB 带宽、多时钟
• dgain_en=1 的系统性随机（可扩展用例）
• 四种 BAYER 模式全覆盖（当前 TB 固定 RGGB 图样）

8. 需求跟踪

9. 测试用例矩阵

10. 用例详细步骤

ISP-T01 — 基本 Demosaic（主回归用例）

目的：验证 demosic_en=1、dgain_en=0 时整帧 RGB 与 C model 一致。

前置条件：

• ISP/sim 下已 make comp
• cmodel/isp_demosaic 存在且可执行

测试数据：

• Bayer RGGB 棋盘；R/B 像素 +0x40
• isp_width=256，isp_height=20，isp_dummy_cycle=60

步骤：

通过准则：0 UVM_ERROR；仿真正常结束。

失败分析：

ISP-T02 — 参数随机（建议扩展）

目的：覆盖 isp_txn 约束空间。

约束（isp_txn.sv）：

• isp_width ∈ [10, 512]
• isp_height ∈ [10, 512]
• isp_dummy_cycle ∈ [50, 512]
• dgain_gain ∈ [1, 100]

步骤：复制 isp_test，循环 N 次 randomize；或命令行改 seed。

通过准则：全部随机化成功且 0 error。

11. Scoreboard 规则（判定依据）

对每个 isp_line 事务：

1. frame_start==1 → 打开三个金文件。
2. line_cnt > 1 开始按行读 16 像素块。
3. 比对条件（同时满足才比）：
4. line_cnt > 3
5. pixl_cnt > 3 且 pixl_cnt < 253
6. c_data != 0 且 real_data != 0
7. 通过：|real_data - c_data| ≤ 2（R/G/B 分别）。

12. 覆盖率计划

合并：多次 run_isp_test 后 merge coverage.vdb（课程工具链为准）。

13. 出口准则

14. 与 SoC 集成的 Testplan 衔接

详见 SOC验证环境详解.md。