4.小白学uvm验证

4.小白学uvm验证
一个基本的 uvm 验证环境结构如下图所示，包含两个 agent，其中 in_agent 用于驱动 DUT ，同时将驱动数据同时传递给 reference model, out_agent 用于按照协议采集 DUT 的输出数据，并将数据传递给 scoreboard，在 scoreboard 收集到 reference model 的运算结果后，再进行比对验证。

要想实现 monitor 和 reference model 进行通信，大致可以有以下几种方式，第一种，通过全局变量；第二种，通过定义一个参数类来进行信息传递；第三种：通过前面刚谈到的 uvm_config 来进行传递信息。似乎这些东西都可以实现我们定义的任务，但是有个很重要的点还没有提到，如果我们需要一种阻塞的场景，即有数据时就取数据，没有数据时就等待。这在验证中是一种比较常见的场景。为了解决这个问题 uvm 提炼出了一种具有阻塞和非阻塞功能的类型，取名为TML。
通俗意义上讲，TLM就是一些带阻塞和非阻塞 port 端口, 为了满足缓存需要，其中也有一些能缓存能力的 port。TLM 端口的使用有点像我们看电视时用插头插插座，插看好后电网的电量就源源不断的通过接口输入进电视机，结合我们的验证环境来说 driver 和 reference model 中包含一对匹配的结构，一个用于发送数据，一个用于接收数据。

1.端口连接

在 UVM 中 port 可以分为三种：

a.port : 优先级最高，可以作为数据链路的端口的起点或者端口中间节点；
b.export ：优先级最中，可以作为数据链路的或者起点端口中间节点；
c.import ：优先级最低，只能作为数据链路的重点。

连接形式可以为

a.port -> import; port -> export -> import; port -> port -> import; port -> export -> export -> import ；
b.export -> import; export -> export -> import；
注意 -> 表示连接关系，A port -> B import，表示为 A.connect(B) ，其中 A 的优先级需要比 B 的优先级高。

2.端口操作

如下图所示，在 UVM 中 port 常见的两种操作就是：

a. put 操作：通信的发起者 A 把一个 transaction 发送给接受者 B ；
b. get 操作：通信的发起者 A 向接受者 B 请求一个 transaction ；
c. transport操作，transport操作相当于一次 put 操作加一次 get 操作。

uvm 包含了很多类型的 port/export/import，如 uvm_blocking_put_port/export/import、uvm_blocking_peek_port/export/import 和 uvm_blocking_transport_port/export/import 等，但除了这些，uvm 还包含了两种特殊的端口 analysis_port 和 analysis_export, 这两种端口和 put/peek/get 等系列端口类似，但是包含一些重要区别：
- 默认情况下，一个 analysis_port（analysis_export）可以连接多个 analysis_import，即 analysis_port（analysis_export）与 analysis_import 之间是一对多通信；而 put/peek/get 等系列端口只能进行一对一通信。analysis_port（analysis_export）的通信方式像一个广播。
- put/peek/get 等系列端口都具有阻塞和非阻塞之分，但对于 analysis_port（analysis_export）来说，没有阻塞和非阻塞的概念。
- 不同于put/peek/get 等系列端口，对于analysis_port（analysis_export）两种端口仅包含 write 操作，与之相连的 analysis_imp 所在的 component 必须定义一个名为 write 的函数。
3.端口实例1 - uvm_analysis_port

在 uvm 环境中，常用 TML 通信的组件有 monitor、scoreboard和reference model 三者之间的通信，下面以 monitor 和 scoreboard 通信为例，monitor端 uvm_analysis_port的代码为：
my_monitor
```
class my_monitor extends uvm_monitor;
    `uvm_component_utils(my_monitor)
    uvm_analysis_port(my_transaction) A_port;
    ...
endclass
...
virtual function void my_monitor::build_phase(uvm_phase phase);
    super.build_phase(phase);
    A_port=new("A_port",this);
    ...
endfuction
virtual function void my_monitor::main_phase(uvm_phase phase);

my_transaction tr;

forever begin

assert(tr.randomize());

A_port.write(tr);

end

endfuction
```
scoreboard 端 uvm_analysis_port 的代码为：
scoreboard
```
class my_scoreboard extends uvm_scoreboard;
    `uvm_component_utils(my_scoreboard)
    uvm_analysis_import(my_transaction,my_scoreboard) A_import;
    ...
endclass
...
virtual function void my_scoreboard::build_phase(uvm_phase phase);
    super.build_phase(phase);
    A_import=new("A_import",this);
    ...
endfuction
virtual function void my_scoreboard::write(my_transaction tr);

deal_with(tr);

endfuction
```
顶层 env 连接代码：
my_env
```
class my_env extends uvm_env;
    ...
endclass
...
virtual function void my_scoreboard::connect_phase(uvm_phase phase);
    super.connect_phase(phase);
    agt.monitor.A_port.connect(scb.A_import)
    ...
endfuction
```
实例中，在 monitor 中定义了 analysis_port；socreboard 中定义了 analysis_import；在 env 的 connect_phase 中对 analysis_port 和 analysis_import 进行连接。数据在 monitor 产生后，数据的流通过程如下图所示, 数据首先通过 analysis_port 的系统函数 write 调用 analysis_import 的系统函数 write，再由 analysis_import 的系统函数 write 触发 my_scoreboard 中用户自定义的 write 函数，这也为什么在定义 scoreboard 的 impport时，需要通过 uvm_analysis_port(my_transaction,my_scoreboard) A_import; 将 my_scoreboard 和 A_import 绑定的原因，就是为了能顺利触发自定义的 write 函数。而且这种触发是没有延迟的触发机制，可以通过这种 write 方式来满足一些特定时序要求。

在了解了上述内容后，在来看看 uvm_analysis_port 的最重要的特性，一对多通信是怎么实现的，现在考虑一种场景，scoreboard 需要收集 monitor 和 reference model 两个组件传输过来的数据，但是我们定义write 函数的时候只有一个名字，那么 monitor 和 reference model 中的 analysis_import 的系统函数 write 怎么触发 my_scoreboard 中用户自定义的 write 函数呢？
为了解决上述问题 uvm 定了一宏 uvm_analysis_imp_decl 来解决上述问题，现在我们来看看这个宏怎么用，更新后的 my_scoreboard 代码如下：
scoreboard
```
`uvm_analysis_imp_decl(_monitor)
`uvm_analysis_imp_decl(_model)
class my_scoreboard extends uvm_scoreboard;
    my_transaction inpect_queue[$]
    my_transaction expect_queue[$] 
    uvm_analysis_imp_monitor(my_transaction,my_scoreboard) mon_import;
    uvm_analysis_imp_model(my_transaction,my_scoreboard) model_import;
    ...
    extern function void write_monitor(my_transaction tr);
    extern function void write_model(my_transaction tr);
    ...
endclass
...
virtual function void my_scoreboard::write_monitor(my_transaction tr);

inpect_queue.push_back(tr);

...

endfuction
virtual function void my_scoreboard::write_model(my_transaction tr);

expect_queue.push_back(tr);

...

endfuction
```
上述代码通过宏 uvm_analysis_imp_decl 声明了两个后缀 _monitor 和 _model 。UVM 会根据这两个后缀定义两个新的 import 类：uvm_analysis_imp_monitor 和 uvm_analysis_imp_model ，并在 my_scoreboard 中分别实例化这两个类：monitor_imp 和 model_imp。当与 monitor_imp 相连接的 analysis_port 执行 write 函数时，会自动调用 write_monitor 函数，而与 model_imp 相连接的 analysis_port 执行 write 函数时，会自动调用 write_model 函数。所以，只要完成后缀的声明，并在write后面添加上相应的后缀就可以正常工作了。

3.端口实例2 - uvm_tlm_analysis_fifo

另外一种带缓存能力的 analysis port ,叫做 uvm_tlm_analysis_fifo，其本质为一块 FIFO 加一组端口，如下图所示，共有 3 类，12 import 为一类，包含一族 *_put_export 、一族 *_get_export 和一族 *_peek_export ,似乎上述都是 export，其实这只是取名为 export 而已，它们本质上还是 import 。

*_put_export 族：调用时，导致 uvm_tlm_analysis_fifo 中的缓存单元（**本质为 mailbox ），元素个数加 1；
*_get_export 族：调用时，导致 uvm_tlm_analysis_fifo 中的缓存单元（本质为 mailbox ），元素个数减 1；
*_peek_export 族：调用时，导致 uvm_tlm_analysis_fifo 中的缓存单元（本质为 mailbox **），元素个数不变，同时把 transaction 复制一份发送出去。

现在来说说图中的另外两个端口 - put_ap 和 get_ap, 这两组的端口的源码如下
scoreboard
```
virtual task void put(int T t);
    m.put(t);
    put_ap.write(t);
endtask 
virtual task void get(int T t);
    m_pending_blocked_gets++;
    m.get( t );
    m_pending_blocked_gets--;
    get_ap.write( t );
endtask
```
当 uvm_tlm_analysis_fifo 上的 _put_export 族端口被连接到一个 put 端口时，且调用 put 函数时，put 函数会把传递过来的 transactoin 放在 uvm_tlm_analysis_fifo 的缓存单元 m （mailbox）中，同时把这个 transaction 通过 put_ap 端口的 write 函数发送给与之相连的端口;当 uvm_tlm_analysis_fifo 上的_get_export 族被连接到一个 get 端口，且调用 get 函数时，过程类似。我们常用的是 analysis_export 端口。带 FIFO 缓存的端口类型除了 uvm_tlm_analysis_fifo,还有一种是 uvm_tlm_fifo，区别在于前者有一个 analysis_export 端口和一个 write 函数。

现在以 monitor 与 reference model 的通信为例，其 monitor 端代码如下
monitor
```
class my_monitor extends uvm_monitor;
    `uvm_component_utils(my_monitor)
    uvm_analysis_port(my_transaction) A_port;
    ...
endclass
...
virtual function void my_monitor::build_phase(uvm_phase phase);
    super.build_phase(phase);
    A_port=new("A_port",this);
    ...
endfuction
virtual function void my_monitor::main_phase(uvm_phase phase);

my_transaction tr;

forever begin

assert(tr.randomize());

A_port.write(tr);

end

endfuction
```
其 reference model 端代码如下
reference model
```
class my_reference  extends uvm_component;
    `uvm_component_utils(my_reference  )
    uvm_tlm_analysis_fifo(my_transaction) A_fifo_port;
    ...
endclass
...
virtual function void my_reference  ::build_phase(uvm_phase phase);
    super.build_phase(phase);
    A_fifo_port=new("A_fifo_port",this);
    ...
endfuction
virtual function void my_reference  ::main_phase(uvm_phase phase);

my_transaction tr = null;

forever begin

A_fifo_port.get(tr);

...

end

endfuction
```
顶层 env 连接代码：
my_env
```
class my_env extends uvm_env;
    ...
endclass
...
virtual function void my_scoreboard::connect_phase(uvm_phase phase);
    super.connect_phase(phase);
    agt.monitor.A_port.connect(ref.A_fifo_port.analysis_export)
    ...
endfuction
```
其中 monitor 通过 uvm_analysis_port A_port 调用 write 函数将 my_transaction 存入 uvm_tlm_analysis_fifo 的缓存单元中，在 reference model 中通过 get 函数将 tranansction 取出进行后续处理。

3.端口特例

这组特例 port 就是 uvm_seq_item_pull_port 和 uvm_seq_item_pull_imp ，通过名字可以知道，这组端口通常是在 sequencer 和 driver 中使用的，用于它们之间的数据传递。uvm library 中原型代码如下所示：
uvm_seq_item_pull_port
```
class uvm_driver #(type REQ=uvm_sequence_item,type RSP=REQ) extends uvm_component;
    uvm_seq_item_pull_port #(REQ,RSP) seq_item_port;
    ...
endclass
class uvm_sequencer #(type REQ=uvm_sequence_item,type RSP=REQ) extends uvm_sequencer_para_base #(REQ,RSP);
    uvm_seq_item_pull_imp #(REQ,RSP) seq_item_export;
    ...
endclass
```
在使用时，因为 sequencer 中的操作被隐藏，所以使用时很简单，实例如所示：
uvm_seq_item_pull_port 实例
```
class my_sequence extends uvm_sequence #(my_transaction);
    `uvm_object_utils(my_sequence);
    virtual task body(uvm_phase phase);
        `uvm_do(req);
        get_response(rsp);
    endtask
endclass
class my_sequencer extends uvm_sequencer #(my_transaction);
    `uvm_component_utils(my_sequencer);
    function new(string name, uvm_component phase);
        super.new(name,parent);
    endfunction
    function void build_phase(uvm_phase phase);
        super.build_phase(phase);
    endfunction  
endclass
class my_driver  extends uvm_driver #(my_transaction);
     `uvm_component_utils(my_driver  );
    ...
    virtual task run_phase(uvm_phase phase);
        my_transaction tr;
        while(1)begin
            seq_item_port.get_next_item(req);
            send(tr);
            se_item_port.item_done();
            seq_item_port.put_response(rsp);
        end
    endtask
endclass
```
sequence 发送数据，driver 接受数据，具体细节将在第 5 节中讲述。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/dreamCll/p/11756766.html

4.小白学uvm验证

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