UVM——TLM通信机制(port、export、imp + analysis_port)
文章目录
- 一、两对象与三端口
- 1.1.两个通信对象:initiator、target
- 1.2.三个通信端口:port、export、imp——控制流的体现
- 二、TLM通信方式——一对一传输
- 2.1.单向传输——put( )和get( )操作传输
- 2.2.双向传输——transport( )操作传输
- 2.3.跨层次传输——uvm_analysis_port
- 三、TLM通信方式——一对多传输
- 3.1.通信管道——TLM FIFO
- 3.2.分析端口——Analysis port(一对多传输、最常用)
TLM(transaction level modeling)是一个基于事务(transaction)的通信方式,通常在高抽象级的语言中被引用作为模块之间的通讯方式,例如SystemC或者UVM。TLM通信需要两个通信的对象,这两个对象分别称之为initiator和target。
一、两对象与三端口
1.1.两个通信对象:initiator、target
- initiator:通信请求的发起方,属于initiator;
- target : 通信请求的响应方,谁就属于target;
注意:通信发起方并不代表了transaction的流向起点,即不一定数据是从initiator流向target,也可能是从target流向了initiator。因此,按照transaction的流向,我们又可以将两个对象分为producer和consumer。区分它们的方法:
- producer:生产数据方,即为producer;
- consumer:接收数据方,即为consumer;
1.2.三个通信端口:port、export、imp——控制流的体现
通信端口按照类型可以划分为三种:
- port:通信请求方initiator的发起端,initiator凭借port端口才可以访问target。
- export:作为initiator和target中间层次的端口。
- imp:只能作为target接收请求的响应端,它无法作为中间层次的端口,所以imp的连接无法再次延伸。
端口优先级:port > export > imp, 使用connect()建立连接关系时,只有优先级高的才能调用connect()做连接,即port可以连接port、export或者imp;export可以连接export或者imp;imp只能作为数据传送的重点,无法扩展连接。三种端口非是uvm_component的子类,应该使用new()函数在build_phase中创建。(注意:不能用create创建,端口不属于UVM树的一部分)。
二、TLM通信方式——一对一传输
按通信传输的方向可以分为单向(unidirection)和双向(bidirection)。
需要说明的是,不论是单向传输还是双向传输都有阻塞和非阻塞之分。下面以阻塞传输为中心。
- 单向传输:由initiator发起request transaction,数据有生产方producer发送到数据接收方consumer。
- 双向传输:由initiator发起request transaction,传送至target;而target在消化了request transaction后,也会发起response transaction,继而返回给initiator。数据的流向是双向的。
2.1.单向传输——put( )和get( )操作传输
2.1.1. Put( )型操作传输
- 单向通信中,port和export端口的参数只有一个;imp端口,参数有两个,第一个是传递的item类,第二个是实现该端口的component;
- 端口的实例化 使用new()函数在build_phase中创建
- 阻塞的方法类型为task,这保证了可以实现等待事件和延时;非阻塞的方法类型为function,这确保了方法调用可以立刻返回。
- 发起者的动作实现,最终会落到终点IMP所在的component中,因此必须 在imp所在的component中定义名字为put/get/transport的函数或任务,完成最终的数据传输操作。
class transaction extends uvm_transaction; //传输数据包int id;int data;...
endclassclass producer extends uvm_component; //数据生产方producer...uvm_blocking_put_port#(transaction) put_port; //定义端口function void build_phase(uvm_phase phase);put_port = new("put_port",this); //创建实例化端口endfunctiontask run_phase(uvm_phase phase); put_port.put(tr); //1. 通过数据接收方consumer提供的任务put()处理数据,然后通过TLM传输数据过去endtask
endclassclass consumer extends uvm_component; //数据接收方consumer...uvm_blocking_put_imp#(transaction, consumer) put_imp; //定义端口function void build_phase(uvm_phase phase);put_imp = new("put_imp",this); //创建实例化端口endfunctionvirtual task put(transaction tr); //数据生产方producer会调用接收方consumer定义的put()任务process(tr); //2. 通过数据接收方consumer提供的任务put()处理数据endtask
endclassclass environment extends uvm_env; //环境层...producer p; //数据生产方consumer c; //数据接收方...virtual function void connect_phase(uvm_phase phase);p.put_port.connect(c.put_imp); //建立连接endfunction
endclass
1)、上述代码分别在producer和consumer中声明并例化了两个端口实例:
uvm_blocking_put_port #(transaction) put_port;
uvm_blocking_put_imp #(transaction,consumer) put_imp;
2)、在environment环境对producer与consumer进行连接之前,需要在consumer中实现两个端口对应的方法
virtual task put( transaction tr ); //阻塞端口需要定义为任务task
3)、最后在environment中对两个组件之间的端口进行了连接,这使得producer的run phase中可以通过自身的两个端口间接调用consumer中的方法。需要注意的是,在调用方法之前的几个步骤是必不可少的:
– 定义端口
– 实现对应方法
– 在上层将端口进行连接
2.1.2.Get( )型操作传输
class transaction extends uvm_transaction; //传输数据包int id;int data;...
endclassclass producer extends uvm_component; //数据生产方producer...uvm_blocking_get_imp#(transaction,producer) get_imp; //定义端口function void build_phase(uvm_phase phase);get_imp = new("put_imp",this); //创建实例化端口endfunctionvirtual task get(output transaction tr); //在imp端口所在component中定义get()任务或者方法,output方向tr = transaction::type_id::create("tr",this); endtask
endclassclass consumer extends uvm_component; //数据接收方consumer...uvm_blocking_get_port#(transaction, consumer) get_port; //定义端口function void build_phase(uvm_phase phase);put_imp = new("put_imp",this); //创建实例化端口endfunctiontask run_phase(uvm_phase phase); get_port.get(tr); //通过imp所在component定义的get()处理数据,然后通过TLM传输数据endtask
endclassclass environment extends uvm_env; //环境层...producer p; //数据生产方consumer c; //数据接收方...virtual function void connect_phase(uvm_phase phase);c.get_port.connect(p.get_imp); //建立连接endfunction
endclass
详细流程参考put( )型操作传输。
2.2.双向传输——transport( )操作传输
双向传输通信通过transport()任务实现。相当于一次put传输加一次get传输
,可以在同一任务调用过程中完成REQ和RSP的发出和返回;
class comp1 extends uvm_component;`uvm_component_utils(comp1)uvm_blocking_transport_port #(itrans,otrans) t_port;...virtual function void build_phase(uvm_phase phase);super.build_phase(phase);t_port=new("t_port",this); //transort端口实例化endfunctionvirtual task run_phase(uvm_phase phase);super.run_phase(phase);itransactions itrs; //生产数据,输入otransactions otrs; //响应数据,返回itrs=new("itrs");t_port.transport(itr,otrs); //调用comp2中声明的transport()....endtask
endclassclass comp2 extends uvm_component;`uvm_component_utils(comp2)uvm_blocking_transport_imp #(itransactions,otransactions,comp2) t_imp;//注意imp端口多一个组件参数...virtual function void build_phase(uvm_phase phase);super.build_phase(phase);t_imp=new("t_imp",this); //例化端口endfunctiontask transport(input itransactions req, output otransactions rsp); //编写transport方法rsp=new("rsp");.....endtask
endclassclass env1 extends uvm_env;`uvm_component_utils(env1)comp1 c1;comp2 c2;...virtual function void connect_phase(uvm_phase phase);super.connect_phase(phase);c1.t_port.connect(c2.t_imp);endfunction
endclass
1)、首先在comp1和comp2中分别例化了transport端口:
- uvm_blocking_transport_port #(itrans,otrans) t_port;
//双向通信,port和export端口的参数有两个,分别表示REQ和RSP - uvm_blocking_transport_imp#(itrans,otrans,comp2) t_imp;
//双向通信,imp端口的参数有三个,分别表示REQ和RSP,以及实现该端口的component
2)、然后在env1环境对comp1与comp2进行连接之前,需要在comp2中实现两个端口对应的方法 task transport();
3)、最后在env1中对两个组件之间的端口进行了连接,这使得comp1的run_phase中可以通过自身的端口间接调用comp2中的方法;
从上面的例码可以看出,类似于单向端口连接的是端口的例化和连接,不同的只是要求实现对应的双向传输任务。
task transport(input itrans req, output otrans rsp);
2.3.跨层次传输——uvm_analysis_port
方法1:
在复杂的UVM TB中常用到port跨多级component连接的情形,在多层次连接中,connect要按控制流逐层进行连接。在一个path中,始终只会有一个imp作为连接的结尾。
以agent中的monitor与scoreboard通信为例:
class monitor extends uvm_monitor;...uvm_analysis_port#(transaction) analysis_port; //声明端口virtual function void build_phase(uvm_phase phase);this.analysis_port=new("analysis_port",this); //端口实例化endfunction
endclassclass agent extends uvm_agent;...monitor mon;uvm_analysis_port#(transaction) analysis_port; //声明端口virtual function void build_phase(uvm_phase phase);this.analysis_port=new("analysis_port",this); //端口实例化endfunctionvirtual function void connect_phase(uvm_phase phase);mon.analysis_port.connect(this.analysis_port); //相同端口的跨层次连接endfucntion
endclassclass environment extends uvm_env;...agent agt;scoreboard sb;...virtual function void connect_phase(uvm_phase phase);agt.analysis_port.connect(sb.analysis_imp); //不同端口类型连接endfucntion
endclass
方法2:(常用方法) 在agent中声明一个ap,但是不例化它,让其指向monitor中的ap。在env中可以直接连接agent的ap到scoreboard的imp。
class monitor extends uvm_monitor;...uvm_analysis_port#(transaction) ap; //声明端口virtual function void build_phase(uvm_phase phase);this.ap=new("ap",this); //端口实例化endfunctiontask main_phase(uvm_phase phase);super.mian_phase(phase);transaction tr;...ap.write(tr);...endtask
endclassclass agent extends uvm_agent;...monitor mon;uvm_analysis_port#(transaction) ap; //声明端口...virtual function void connect_phase(uvm_phase phase);ap=mon.ap; //1. 调用实例化的mon.ap赋值给为实例化的ap,(相当于连接并实例化)...endfucntion
endclassclass scoreboard extends uvm_scoreboard;...uvm_analysis_imp #(transaction, scoreboard) analysis_imp;...task write(transaction tr);//do something on trendtask
endclassclass environment extends uvm_env;...agent agt;scoreboard sb;...virtual function void connect_phase(uvm_phase phase);agt.ap.connect(sb.analysis_imp); //2. 不同端口类型连接endfucntion
endclass
三、TLM通信方式——一对多传输
前面通信有一个共同的地方即都是端对端的方式,同时在target一端需要实现传输方法,例如put()或者get()。这种方式在实际使用过程中也不免会给用户带来一些烦恼:
- 如何可以不自己实现这些传输方法,同时可以享受到TLM的好处
- 对于monitor、coverage collector等组件在传输数据时,会存在一端到多端的传输,如何解决这一问题。
3.1.通信管道——TLM FIFO
uvm_tlm_fifo类是一个新的组件,它继承于uvm_component,且预先内置了多个端口、实现了多个对应方法供用户使用;功能类似mailbox #(T),该邮箱没有尺寸限制,用来存储数据类型T,而uvm_tlm_fifo的多个端口对应的方法都是利用该邮箱实现了数据读写。uvm_tlm_fifo所带的端口类型都是imp!!!
在前面的例子中,我们通过port和imp实现了将数据从A发送到B,也可以在A和B之间加入一个FIFO进行缓存,如下图:
class my_env extends uvm_env;`uvm_component_utils (my_env)componentA compA;componentB compB;uvm_tlm_fifo #(transaction) tlm_fifo;//定义TLM FIFO... virtual function void build_phase (uvm_phase phase);super.build_phase (phase);compA = componentA::type_id::create ("compA", this);compB = componentB::type_id::create ("compB", this);tlm_fifo = new ("tlm_fifo", this, 2); //创建一个深度为2的FIFO,2省略,FIFO无限深endfunctionvirtual function void connect_phase (uvm_phase phase);compA.put_port.connect (tlm_fifo.put_export);compB.get_port.connect (tlm_fifo.get_export);endfunctionvirtual task run_phase (uvm_phase phase);forever begin#10 if (tlm_fifo.is_full ())//uvm_tlm_fifo常用的方法见UVM手册,FIFO为满时打印信息`uvm_info ("UVM_TLM_FIFO", "Fifo is now FULL !", UVM_MEDIUM)endendtask
endclass
FIFO类型有两种,一种为上面介绍的uvm_tlm_fifo,另一种较常用的为uvm_tlm_analysis_fifo。二者的唯一差别在于后者有一个analysis_port端口,且有一个write()函数
,而前者没有。
对于一般用户而言,只需要知道uvm_tlm_analysis_fifo的两个端口即可,即analysis_port与blocking_get_port,前者常用于fifo进数据,后者用于fifo出数据
。
3.2.分析端口——Analysis port(一对多传输、最常用)
UVM提供了一种分析端口(analysis port),它在组件中是以广播(broadcast)的形式向外发送数据的,而不管存在几个imp或者没有imp。分析端口的根据端口类型的不同分为:
- uvm_analysis_port、 uvm_analysis_export、 uvm_analysis_imp;
- 只有一个操作:write();
class componentB extends uvm_component;...uvm_analysis_port #(transaction) ap; //1.定义分析port端口...virtual function void build_phase (uvm_phase phase);super.build_phase (phase);ap = new ("analysis_port", this); //2.创建端口对象endfunctionvirtual task run_phase (uvm_phase phase);super.run_phase (phase); for (int i = 0; i < 5; i++) beginsimple_packet pkt = simple_packet::type_id::create ("pkt");pkt.randomize();ap.write (tr); //3.调用订阅端(subscriber)的write()方法,将数据发送出去endendtask
endclassclass subscriber extends uvm_component;... uvm_analysis_imp #(transaction, subscriber) analysis_export;//定义分析imp端口...virtual function void write (transaction tr); //4. 定义write()方法`uvm_info (get_full_name(), "Sub got transaction", UVM_MEDIUM)endfunction
endclass
在environment中通过分析端口将B与sub1、sub2、sub3连接,如下:
class my_env extends uvm_env;`uvm_component_utils (my_env)componentA compA;componentB compB;sub sub1; sub sub2; sub sub3; function new (string name = "my_env", uvm_component parent = null);super.new (name, parent);endfunctionvirtual function void build_phase (uvm_phase phase);super.build_phase (phase);// Create an object of both componentscompA = componentA::type_id::create ("compA", this);compB = componentB::type_id::create ("compB", this);sub1 = sub::type_id::create ("sub1", this);sub2 = sub::type_id::create ("sub2", this);sub3 = sub::type_id::create ("sub3", this);endfunctionvirtual function void connect_phase (uvm_phase phase);compA.put_port.connect (compB.put_export); compB.ap.connect (sub1.analysis_export); //5.端口连接compB.ap.connect (sub2.analysis_export);compB.ap.connect (sub3.analysis_export);endfunction
endclass
1). 首先在componentB中定义分析port端口,并在run_phase阶段调用write()函数:
- uvm_analysis_port #(transaction) ap;
- ap.write (tr);
2)、 在分析端口的订阅端(subscriber) ,我们需要定义write()方法;
3)、在environment中通过分析端口将B与sub1、sub2、sub3连接 ,如下:
- compB.ap.connect (sub1.analysis_export);
- compB.ap.connect (sub2.analysis_export);
- compB.ap.connect (sub3.analysis_export);
参考:https://blog.csdn.net/bleauchat/article/details/90757417
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