IC验证 APB 项目（二）——框架结构（总）

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VIP 框架结构

config

config 存放配置信息，比如 is_active 可以决定 sequencer、driver 组件是否要被创建和连接，以决定激励是否被激活。

interface

• 定义控制变量和 APB 信号
• 定义时钟块
• 定义了三个 covergroup，并完成相应的例化
  • cg_apb_command：记录 PSEL 和 PWRITE 的交叉覆盖率，分为写有效、读有效和无效控制三个 bins
  • cg_apb_trans_timing_group：psel 通过 PSEL 维持在高电平的拍数来记录单次或 burst(2/4/816/32) 传输；penable 通过 PENABLE 维持在低电平的拍数来记录单次传输后变回 IDLE 和背靠背两种状态
  • cg_apb_write_read_order_group：通过 PWRITE 的四种翻转状态来记录四种读写切换过程
• 定义断言检查和断言覆盖率，具体内容实现由下一篇具体简述

sequence

sequence item

apb_transfer 是 APB 项目的 sequence item，代码包含以下内容：

• 随机变量的定义与约束（addr、data、trans_kind、idle_cycles），其中 trans_kind 是枚举类型，有 IDLE、WRITE、READ；idle_cycles 表示每次 IDLE 状态的保持拍数
• 域的自动化

seq_lib

seq_lib 即 sequence library，集中所有的 sequence，包括 base_sequence、single_write_sequence、single_read_sequence、write_read_sequence、burst_write_sequence、burst_read_sequence。代码包含以下内容：

• 随机变量的定义与约束（addr、data、idle_cycles）
• body 函数：可以利用发送序列宏，对 sequence item 进行对象创建与约束，并调用 start_item() 和 finish_item() 发送给 sequencer 或 driver，有需要时还可以将其挂载到 sequencer。发送后，可使用 get_response，阻塞等待 driver 返回响应，并完成后续处理
  • 针对 write_sequence，直接约束其 trans_kind = WRITE，addr、data 为本地生成的随机变量，这部分后续会在 test 层被覆盖
  • read_sequence 与 write_sequence 类似，不同的是 trans_kind = READ，同时 data 应为 get_response 获取响应后的数据

agent

agent 可以理解为包含 monitor、sequencer、driver 的壳子，代码包含以下内容：

• build：利用 config 机制获取从 tb 中发送的 apb_config 和 apb_if，并将 apb_config 传递至 monitor、sequencer、driver 对应的 config
• connect
  • monitor、sequencer、driver 的 interface 连接
  • driver 和 sequencer 的 TLM 端口连接

sequencer

sequencer 的实现较为简单，除了类的创建代码外，声明 apb_config 和 apb_if 句柄即可。

driver

driver 的 run 任务要并行地触发 get_and_drive 和 reset_listener 方法：

• get_and_drive 是 driver 的主控循环，持续从 sequencer 获取 req 事务，调用 drive_transfer 完成激励后反馈响应
  • seq_item_port 是 driver 与 sequencer 交互的专用 TLM 端口，常用方法包含以下两种
    • get_next_item(output REQ t)：阻塞方式等待从 sequencer 获取下一个 item
    • item_done(input RSP rsp = null)：通知 sequencer 当前 item 已处理完毕，可选择性地传递 RSP 参数
    • 补充一点：req 和 rsp 是 UVM 预定义的，类型由当前类的 REQ 和 RSP 决定
  • 建立响应 rsp
    • req.clone() 返回的是父类句柄，所以利用 $cast 先将其转换为 RSP 类型再进行复制操作
    • 复制过程不包含 ID 复制，因此需要补充 set_sequence_id 和 set_transaction_id
  • drive_transfer 首先根据 trans_kind 调用不同的方法，do_idle、do_write、do_read
    • do_idle：将 PSEL、PENABLE、PWDATA 清零
    • do_write：包含两个状态，SETUP 和 ENABLE，根据 APB 时序图完成信号激励即可
    • do_read：与 do_write 类似，注意读操作中的 PRDATA 存在delay
• reset_listener 负责监听复位信号，复位触发后，恢复 APB 总线的信号为默认值

monitor

monitor 的代码包含以下内容：

• new 包含 uvm_analysis_port 和 apb_transfer 类对象创建，其中例化的 apb_transfer 类就是要被广播的事务
  • uvm_analysis_port 是 TLM 的通信管道之一，是一种广播型端口，调用 analysis_port.write(t)，即可将事务 t 广播给所有连接到该端口的订阅者（uvm_analysis_imp），可作为 monitor 与 scoreboard 等组件的通信渠道
• run 任务触发 monitor_transactions 方法，代码包含以下内容：
  • 调用 collect_transfer 任务，捕捉 APB 总线上的 SETUP 状态，并在下一拍对 PADDR 和 PWDATA（PRDATA）进行采样
  • 对捕捉的事务进行广播

slave 部分与 master 的区别

driver

• slave driver 需要关联数组 mem 存放接收的数据
• slave driver 的 run 任务要并行地触发 get_and_drive、reset_listener 和 drive_response 三个方法
  • get_and_drive 与 master 中的代码不同的是缺少 drive_transfer 过程，也就是只记录 sequencer 的事务，但不产生激励
  • reset_listener 复位触发时将 PRDATA 清零，并将 mem 清空
  • drive_response 在捕捉 APB 总线上的 SETUP 状态，并根据 PWRITE 调用 do_write 和 do_read 方法
    • do_write：更新 slave driver 的 mem
    • do_read：读取地址，判断 mem 的对应位置是否有数据，更新 PRDATA

TB 框架结构

environment

environment 包含 master agent 和 slave agent，代码包含两个 agent 句柄的声明和对象创建。

base_test

base_test 是 environment 的上一层，代码包含 environment 句柄的声明和对象创建。

• apb_base_test_sequence 是跟 test 有关的基类 sequence，代码包含以下内容：
  • 定义关联数组 mem，用于数据比对。写操作时数据会同时写入 slave 中的 mem 和 test 中的 mem，后续读操作时，通过比对这两个 mem 对应位置的数据是否一致来验证读写有效性
  • check_mem_data 数据比对函数
  • 其他基本方法
    • wait_reset_release 等待复位信号释放，即先等待 rstn 的下降沿，再等待 rstn 的上升沿
    • wait_cycles 等待 n 个时钟周期
    • get_rand_addr 随机生成地址，高 20 位设为零，是为了减小随机性，避免连续读阶段时的读出数据一直为空，此外，为了保证访问对齐，通常地址低两位为零

single_transaction_test

single_transaction_test 继承自 base_test，测试任务是产生四个阶段的激励任务，连续写、连续读、读写交替、无间隔地读写交替。

• apb_single_transaction_sequence 继承自 apb_base_test_sequence，代码包含以下内容：

  • seq_lib 中 single_write_sequence、single_read_sequence、write_read_sequence 句柄的声明
  • 随机变量的定义与约束，比如 test_num，用以决定每个激励阶段的数据产生次数
  • body 函数：先等待复位信号释放，再依次完成四阶段激励任务，每个任务通过利用发送序列宏，对 sequence item 进行对象创建与约束，并调用 start_item() 和 finish_item() 发送给 sequencer 或 driver

• apb_single_transaction_test 的 run_phase 代码包含以下内容：

  • apb_single_transaction_sequence 的句柄声明与对象创建
  • raise_objection 挂起 objection 以防止跳出 run_phase
  • 调用父类的 run_phase
  • 将 apb_single_transaction_sequence 挂载在 environment -> master agent -> master sequencer 上
  • drop_objection 落下 objection，跳出 run_phase

testbench

tb 文件的代码包含以下内容：

• 产生时钟和复位信号的激励
• interface 句柄声明
• 利用 config 机制发送 apb_if，后续传递至 master agent 和 slave agent
• run_test 指定运行的 test 名称