UVM实战指南——第3部分.pdf
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1、(*)题外话: TLM可能是 UVM中最重要的概念,掌握了 TLM ,就可以开始尝试编写一些 小程序了。翻译这篇文章,也是为了巩固加强对TLM 的理解。 (*)几个名词:transaction翻译为事务或者交易;packet翻译为封包,packet属于 transaction;monitor翻译为监视器;driver翻译为驱动器;scoreboard翻译为记分 牌;有些词汇直接被运用到UVM源代码上,所以有时候用英文更容易描述清楚。 (*)语言的目的是为了交流,翻译不是为了纯粹的语言转换,而是为了传递思想。 4.6 UVM中事务级建模 (TLM) 20 多年前,设计者从门级转向RTL 级。这次
2、转换来自于标准Verilog/VHDL的 RTL 编码 风格,以及RTL 综合实现工具的推出。使用RTL 最大的好处是让设计者更多的专注于时序 行为的设计以及功能的正确性,而很少考虑门级相关设计。 TLM( 事务级建模 )同样在抽象级别上更进了一步,在设计和验证领域都有出现。通过TLM, 中心放在系统级别的各种事务流的建模,而更少关心时钟级别的行为。 TLM 在测试向量中已经使用多年。通常,在产生激励和覆盖率检查的时候使用事务而不是 用时钟级别建模,这种方式就是TLM. 为了验证RTL 级别的 DUT( 需要测试的模块),测试 向量使用事务发生器(transactor)(有时也称为总线功能模型
3、(BFM),将 RTL 级和事务级 进行转换。在UVM 中,此事务发生器也被叫做驱动(driver)或者收集器 (collector)。 TLM 中,事务通过方法调用和类对象来建模。使用事务级而不是信号级别来建模有几个显 著的好处: TLM 比 RTL 更简洁,仿真速度快。 TLM 模型的抽象级别更高,更加契合验证工程师或设计工程师对内部功能的考虑, 从而使得建模更简单,并且更容易被其他工程师理解。 TLM 模型将不符合复用的部分移到模型之外,因此TLM 很适合复用。并且,TLM 使 用面向对象的技术,比如继承、实现和接口分离的技术。 TLM 的采纳依赖于标准的TLM 建模技术的出现, 就像
4、RTL 综合流程的采纳归功于标准RTL 编码风格的实现。幸运的是,近些年来,几个重要的标准TLM 应用程序接口(API) 得到定 义。在 EDA 和 ESL 领域,两个最重要的标准是开放SystemC计划( OSCI )的 TLM1.0 以及 TLM2.0标准。 OSCI TLM 1.0标准是一个简单通用的TLM API, 用来建模消息传递。在消息传递时,对 象( 事务 ) 在组件之间传递的方式和封包在网络之间传递的方式类似。 在发送封包的消息传递中,发送端和接收端之间没有共享的状态,他们之间的通讯讯息仅仅 包含在消息中。 The OSCI TLM 2.0标准能够用来开发SystemC中的高速
5、虚拟平台模型。TLM2.0标准 特别被用作片上存储映射的总线系统,包含许多能够进行片上总线互联的整合复用模块. OSCI TLM 1.0和 TLM 2.0是互相独立的标准,满足不同的需要。有人可能通过其命名方 式认为 TLM2.0优于 TLM1.0 ,但是实际上并不是这样。 UVM 提供的 TLM 类和 API 是基于 TLM1.0标准的。这是因为TLM 通用消息传递语法很 好的满足了多种验证组件的事务级建模。TLM1.0也适合多种语言之间的通信建模,比如 SystemVerilog, SystemC以及 e 语言之间的建模。UVM 中 TLM1.0接口甚至可以用来 和 SystemC中的 T
6、LM2.0模型进行通讯。 这一章节阐述了UVM 中 TLM 的几个重要概念, 让读者理解如何使用TLM 来构造可复用的 验证组件。关于TLM 各种类的更详细说明请参阅UVM 参考手册。 4.6.1 UVM中 TLM 的关键概念 4.6.1.1 对事务建模 在 UVM 中, 从 uvm_sequence_item继承而来的任何类都是事务。用户根据需要定义事 务类的字段和方法,用来在验证环境中不同组件之间进行信息交换。例如, 一个简单的包如 下所示: 1.class simple_packet extends uvm_sequence_item; 2.rand int src_addr; 3.ra
7、nd int dst_addr; 4.rand byte unsigned data; 5.constraint addr_constraint src_addr != dst_addr; 6 7.endclass 事务通常包含足够多的数据字段让驱动器(driver)或者事务产生器能够产生事务的真实信 号级别的动作表示。事务也可以包含更多的数据字段,来控制数据的随机产生,或者是验证 环境中的其他目的。可以通过继承方式来增加更多的数据成员,方法以及约束。 后续章节将 会说明,如何通过继承事务,从而花费最小的代价来完成特定的验证任务。 4.6.1.2 TLM调用端口 (Ports)和实现端口 (E
8、xports) UVM 中的 TLM 使用一系列特殊的方法调用来进行模型之间的事务通讯。在 UVM 中,一个 port对象定义了一系列可以被调用的方法,而 export对象提供了对这些方法的实现。在构 建验证环境的时候,port和 export通过 connect()函数进行连接,之后,调用port端的 TLM 方法将会执行export中对此 TLM 方法的实现。 实例 4.7: 使用 put方法将事务从生产者传递给消费者 在 UVM 的 TLM 中, put 接口能够被用来将transaction从生产者发送给消费者。一个简 单的生产者示例如下: class producer extends
9、 uvm_component; uvm_blocking_put_port #(simple_packet) put_port; function new(string name, uvm_component parent); put_port = new(“put_port“, this); endfunction virtualtask run(); simple_packet p = new(); put_port.put (p); endtask endclass 之前有提到, put port通过调用 connect()函数连接到put export. 对上面的put 方法的 实现将
10、由消费者组件来完成,如下: class consumer extends uvm_component; uvm_blocking_put_imp #(simple_packet, consumer) put_export; task put (simple_packet p); / consume the packet endtask endclass 将 port连接到 export之后,调用生产者的put 方法将会触发消费者的put 方法实现得到 执行,从而使得simple_packet对象从生产者传递到了消费者。 TLM 也引入了标准的图形化示意来描述不同类型的通讯。put 通讯流程的模
11、块图如下: 图 4-2:简单的生产者 /消费者的put 通讯 TLM 接口定义了一些生产者和消费者都必须遵循的简单规则,在这个示例中,对于put 接 口,规则如下: put 方法的实现在执行时有可能阻塞,因此对put 方法调用的对象必须负责确保在 put 方法阻塞的时候能够正常工作。 生产者负责创建封包,而消费者不能修改封包(如果需要修改, 必须先拷贝一份新的) 满足了上述规则, 能够很容易的将生产者或者消费者替换成其他的模型,只要这些模型满足 相同的 TLM 接口即可。 TLM API提供了一个简单的能够互相操作的接口协议,类似硬件世 界中的 USB, 以太网标准一样。由于能够容易的替换模型
12、,UVM 的 TLM 在满足模型复用和 验证目标上发挥了关键性的作用,我们可以在后续章节进一步了解。 上述示例, 在生产者中存在单独一个进程,当调用 put方法时, 控制流转到消费者中的put 方法中。 put 方法将事务沿着方法调用控制流相同的方向进行传送。 在某些情况,由于消费者中包含一个需要事务数据的进程,希望将事务沿着TLM 方法调用 控制流相反的方向传送。在这种情形下, 生产者 /消费者将使用get 接口来实现, 示例如下: 1.class producer_2 extends uvm_component; 2.uvm_blocking_get_imp #(simple_packet
13、, producer_2) get_export; 3.task get (output simple_packet p); 4.simple_packet p_temp = new(); 5. . 6.p = p_temp; 7.endtask 8.endclass 9.class consumer_2 extends uvm_component; 10.uvm_blocking_get_port #(simple_packet) get_port; 11.function new(string name, uvm_component parent); 12.get_port = new(“
14、get_port“, this); 13.endfunction 14.virtual task run(); 15.simple_packet p; 16. . 17.get_port.get (p); 18.endtask 19. endclass 在上面的 put接口示例中, UVM 对使用 put 接口的生产者和消费者设定了如下规则: get 方法实现可能被阻塞。因此调用方必须确保当此方法阻塞的时候也能够正确工 作。 get 方法的实现必须创建并返回一个事务对象给get 的调用方。 get 接口通讯的图形化示意如下: 图 4-3:消费者调用生产者中的get 方法 4.6.1.3 连接
15、port和 export 上面例子中, port对 export的连接是通过调用connect方法完成的。 用户需要在消费者/ 生产者的父组件中的connect回调函数 仿真阶段函数connect()中调用此connect方 法: class parent_comp extends uvm_component; producer producer_inst; consumer consumer_inst; . virtual function void connect(); producer_inst.put_port.connect(consumer_inst.put_export); en
16、dfunction endclass 连接 port和 export的通用准则是: 子组件中port的 connect方法以子组件export作为 参数进行调用 . 4.6.1.4 port和 port的连接以及export和 export的连接 Verilog RTL中,模块的端口(port)代表信号级别的界面。Verilog RTL模块的内部也可以 包含子模块,子模块也有各自的信号端口。然而,只有父模块的端口代表整个模块的接口, 子模块的接口被当作实现细节而被隐藏。 同样的, UVM 的 TLM 中,组件的port和 export代表了组件的TLM 的对外接口。其子组 件以及子组件的por
17、t和 export被看作是实现细节而被隐藏。此种隐藏内部结构的方式加 强了整个验证环境的模块化,能够更加容易的复用以及被替换。 但是,如果当需要子组件的port/export能够被外部看到的时候,该如何处理呢?这种情 况下, 需要通过将子组件的port连接到父组件的port上,将子组件的export连接到父组 件的 export上。 实例 4-8:连接子组件的port到父组件的port class parent_producer extends uvm_component; uvm_blocking_put_port #(simple_packet) put_port; producer ch
18、ild_producer_inst; function new(string name, uvm_component parent); put_port = new(“put_port“, this); child_producer_inst = new(“child_producer_inst“, this); endfunction virtual function void connect(); child_producer_inst.put_port.connect(put_port); endfunction endclass 通用的规则是:当连接子组件的port到父组件的时候,子组
19、件port的 connect函数被调 用,其调用参数是父组件的port. 实例 4-9:连接子组件的export到父组件的export class parent_consumer extends uvm_component; uvm_blocking_put_export #(simple_packet) put_export; consumer child_consumer_inst; function new(string name, uvm_component parent); put_export = new(“put_export“, this); child_consumer_in
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