uvm实战-学习笔记

《UVM实战（卷1）》 学习笔记

看了第1/2/3/4/5/6/8/9.1 这几个章节。

第一章是综述，第二章是一个具体的例子，学习笔记从第三章相关内容开始。 我个人觉得UVM重要的部分（特点的部分）： 1） factory机制（override config_db） 2） TLM传递 3） phase机制

4） sequence-sequencer 以及virtual seq/sqr 内容中的截图基本来自于 UVM源代码、书自带的例子和《uvm1.1应用指南及源代码分析》这个PDF里的。 需要结合书（《UVM实战（卷1）》第1版）来看这个笔记。

第3章 UVM基础

3.1 uvm_component和uvm_object

常用的类名字：

这个图是从作者张强的《uvm1.1应用指南及源代码分析》里截得，不如书上3.1.1里的图好。uvm_sequencer也是代码里必须有的，所以我加了uvm_sequencer

uvm_void是一个空的虚类。在src/base/uvm_misc.svh中定义：

红框的是我们搭testbench的时候用的比较多的基类。

常用的uvm_object派生类：

sequencer给driver的transaction要派生自uvm_sequence_item，不要派生自uvm_transaction 所有的sequence要派生自uvm_sequence或者uvm_sequence的派生类，可以理解为sequence是sequence_item的组合（集合）。 driver向sequencer索要item，sequencer检查是否有sequence要发送item，当发现有item待发送时，就把这个item发给driver.

常用的uvm_component派生类：

所有的driver要派生自uvm_driver. driver用来把sequence_item中的信息驱动到DUT端口上，从transaction-level向signal-level的转换。 uvm_driver需要参数（REQ RSP），比uvm_component增加了几个成员。重要的是seq_item_port和req/rsp. （src/comps/uvm_driver.svh）

monitor/scoreboard 派生自 uvm_monitor和uvm_scoreboard， 但是uvm_monitor和uvm_scoreboard并没有在uvm_component基础上做扩展。 src/comps/uvm_monitor.svh

sequencer要派生自uvm_sequencer. sequencer做了很多扩展，但是如果我们自己写的sequencer里没有增加成员的话，可以直接写如下代码： typedef uvm_sequencer #(传递的sequence_item类名) sequencer类名; 因为sequencer在agent中例化，所以一般写在agent类文件里。 reference_model派生自uvm_component. agent要派生自uvm_agent. uvm_agent里多了一个is_active的成员。一般根据这个active来决定是否实例化driver和sequencer. is_active变量的数值需要在env的build_phase里设置完成（可以直接设置，也可以用uvm_config_db#(int)::set）。 env要派生自uvm_env. uvm_env没有对uvm_component扩展。 src/comps/uvm_env.svh

所有的test都要派生自uvm_test或者它的派生类。uvm_test也没扩展 src/comps/uvm_test.svh

uvm_object和uvm_component的macro

macro非常重要，事关把这些类的对象注册到factory机制中去。 uvm_object macro

1）对于uvm_sequence_item就统一用(假设不用parameter)： `uvm_object_utils_begin(item类名) …. field_automation… `uvm_object_utils_end

2）对于uvm_sequence，要加上 `uvm_object_utils(sequence 类名)

可能还需要`uvm_declare_p_sequencer(sequencer类名)的声明

uvm_component macro

对于driver monitor reference_model scoreboard sequencer case agent env这些uvm_component派生类都要加上： `uvm_component_utils(类名)

uvm_component里的成员也可以像uvm_object里成员一样，用field_automation机制。

field_automation机制：

对于uvm_object派生类来说，field_automation机制让对象自动有的copy compare print pack unpack等函数，简化了实现uvm_component派生类里一些function/task的工作量

对于uvm_component派生类来说，field_automation机制最重要的是 可以在build_phase中自动获取uvm_config_db#()::set()的数值（必须加super.build_phase(phase)）---- 也就是不用写 uvm_config_db#()::get()

注意： field_automation的macro的类型要和uvm_config_db的参数类型一致：

如下示例代码， field_int vs uvm_config_db#(bit[47:0]) 这个时候super.build_phase()是不起作用的。

想要起作用的话，需要用

clone = new + copy 源代码中可以看到clone函数一上来会做一次create，然后调copy函数 src/base/uvm_object.svh

3.2 UVM的树形结构

uvm_component的new/create要注意第一个参数是名字，第二个参数是parent指针。 UVM真正的树根是“uvm_top”. 根据上面这个树结构，可以看出一个个component的parent是什么。uvm_top的parent是null。 当一个component在实例化的时候，如果parent参数设成null，那么parent参数会被仿真器自动设置成uvm_root的实例uvm_top. 在6.6.1章节里也提到了，sequence在uvm_config_db#（）：：get（）的时候，第一个参数设成“null”，实际就是uvm_root::get() 3.5.1章节也提到了这个

层次结构函数：

get_parent() get_child(string name) 这两个分别获取parent指针和指定名字的child指针。 get_children(ref uvm_component children[$]) 获取所有的child指针 get_num_children() 获取child个数

get_first_child(ref string name) get_next_child(ref string name) 获取child的名字（反映到string name上），返回值是0/1两种情况

应用参考代码如下（改动的2.5.2例子中的my_agent.sv）：

注意：上述代码是在connet_phase中实现的。 上述代码的打印结果如下：

my_agent's name is uvm_test_top.env.i_agt, parent's full path is uvm_test_top.env, children num is 3

uvm_test_top.env.i_agt 0 child: drv --> full path:uvm_test_top.env.i_agt.drv uvm_test_top.env.i_agt 1 child: mon --> full path:uvm_test_top.env.i_agt.mon uvm_test_top.env.i_agt 2 child: sqr --> full path:uvm_test_top.env.i_agt.sqr This should be i_agt. my_agent's name is uvm_test_top.env.i_agt uvm_test_top.env.i_agt first child name is drv uvm_test_top.env.i_agt next child name is mon uvm_test_top.env.i_agt next child name is sqr

my_agent's name is uvm_test_top.env.o_agt, parent's full path is uvm_test_top.env, children num is 1

uvm_test_top.env.o_agt 0 child: mon --> full path:uvm_test_top.env.o_agt.mon UVM_WARNING /tools/synopsys/vcs/G-2012.09/etc/uvm/src/base/uvm_component.svh(1846) @ 0: uvm_test_top.env.o_agt [NOCHILD] Component with name 'drv' is not a child of component 'uvm_test_top.env.o_agt'

This should be o_agt. my_agent's name is uvm_test_top.env.o_agt uvm_test_top.env.o_agt first child name is mon

3.3 field automation 机制

注意数组类型的field macro比一般的要少real和event的macro. 一般的对于enum类型有3个参数，而数组的只有2个参数。 联合数组的macro比较多

常用函数需要注意 pack unpack pack_bytes unpack_bytes pack_ints unpack_ints 返回值都是bit个数。

field-automation标记位

17bit中 bit0?copy bit1?no_copy bit2?compare bit3?no_compare bit4?print bit5?no_print bit6?record bit7?no_record bit8?pack bit9?no_pack UVM_ALL_ON是 ‘b000000101010101

UVM_ALL_ON|UVM_NO_PACK 这样就会忽略掉pack bit

field-automation的macro可以和if结合起来，参考3.3.4的代码 `uvm_object_utils_begin(my_transaction) `uvm_field_int(dmac, UVM_ALL_ON) `uvm_field_int(smac, UVM_ALL_ON) if(is_vlan)begin `uvm_field_int(vlan_info1, UVM_ALL_ON) `uvm_field_int(vlan_info2, UVM_ALL_ON) `uvm_field_int(vlan_info3, UVM_ALL_ON) `uvm_field_int(vlan_info4, UVM_ALL_ON) end `uvm_field_int(ether_type, UVM_ALL_ON) `uvm_field_array_int(pload, UVM_ALL_ON) `uvm_field_int(crc, UVM_ALL_ON | UVM_NOPACK) `uvm_field_int(is_vlan, UVM_ALL_ON | UVM_NOPACK) `uvm_object_utils_end

这个is_vlan变量可以在sequence里约束成0或1，来实现vlan或非vlan

ps： 我觉得这个地方代码其实写成像3.3.3里的有一个crc_error的rand bit的更合理一些。然后crc_error是UVM_ALL_ON|UVM_NOPACK，而crc是UVM_ALL_ON

3.4 UVM打印信息控制

get_report_verbosity_level()

set_report_verbosity_level(UVM_HIGH) 只对当前调用的component起作用

set_report_verbosity_level_hier(UVM_HIGH) 对当前及下面所有的component起作用 simv +UVM_VERBOSITY=UVM_HIGH 命令行方式 ------ 我觉得用这个就可以了 重载打印信息：

set_report_severity_override(UVM_WARNING,UVM_ERROR);

上述函数都是在connect_phase及后面的phase使用

设置UVM_ERROR到达一定数量结束仿真

set_report_max_quit_count(int) 设成0就是无论多少error都不退出

get_report_max_quit_count() 返回如果是0，说明无论多少error都不退出 设置在main_phase前调用。

simv +UVM_MAX_QUIT_COUNT=10

3.4.4 3.4.5 3.4.6 3.4.7 我觉得应该用不大到，就不做笔记了

3.5 config_db机制

uvm_config_db#(类型)::set/get(component指针,”…”,”变量名字”，para4) 都是4个参数：

第一个参数是一个component指针，如果是null的话，相当于uvm_root::get() 第二个参数是个路径字符串， 第一和第二两个参数组和成一个完整的路径 第三个参数对于set、get要完全一致，是变量名字 set的para4是数值，get的para4是变量

component中的成员变量如果：

1） component用uvm_component_utils宏注册 2） 变量用field-automation宏注册

3） component的build_phase函数里有super.build_phase(phase) 那么可以省略get语句

跨层次多重set的时候，看set的第一个参数，层级越高，优先级越高。 调用set的时候，第一个参数尽量使用this 同层次设置的时候是时间优先

非直线设置的时候注意 第一和第二参数的使用，如果需要parent指针，则要用this.m_parent

config_db机制支持通配符，但是作者不推荐使用通配符。 但是在对sequence的成员set的时候需要用通配符（6.6.1章节）。 使用如下函数调试 config_db

check_config_usage() print_config(1/0) 这两个函数在connect_phase函数中调 simv +UVM_CONFIG_DB_TRACE

注意：第二个参数设置错误不会报错！！------- config_db机制务必要注意参数的书写。

第4章 UVM中的TLM1.0通信

TLM 是Transaction Level Modeling缩写

这章要搞清楚 port export imp fifo以及几种操作function/task 和对应component中要实现的function/task

下面的箭头方向都是控制流的方向，不是数据流方向。

我觉得作为一个VMM用户会觉得TLM有点难理解，总想用VMM_CHANNEL去套，结果把自己搞晕。像port等其实是调imp所在component的task/function.

我看UVM源代码里有一个uvm_seq_item_pull_port的class，它的基类是uvm_port_base. 在uvm_driver的成员seq_item_port就是这个类型的。 与它对应的是uvm_seq_item_pull_imp，uvm_sequencer的成员seq_item_export就是这种类型。在my_agent.sv中会connect它们。

4.2端口互连

port是动作的发起者，export是动作接收者，但是需要以一个imp来结束。 可以port?export?imp port?port?imp 也可以port?imp export?imp

port?imp用的较多，port?port?imp可以用port指针赋值来实现port?port(4.3.2章节)

操作：

put get/peek transport, transport相当于一次put+一次get

peek和get的不同（4.3.4章节）: 使用uvm_tlm_analysis_fifo的时候，get任务会使fifo中少一个transaction；而peek任务是fifo把transaction复制一份发出，内部缓存中的transaction不会减少。----- 一般情况下peek完以后，还得调get。

上述操作都有阻塞和非阻塞之分。 port export imp的类型也有blocking和nonblocking之分。 port/export/imp类型： put/get/peek/get_peek/transport blocking/nonblocking/不区分blocking-nonblocking之分

imp要多一个参数，除了声明transaction类型（或者REQ RSP类型）以外，还要声明实现这个接口的component

connect的一定是同类型的port/export/imp

TLM的关键在于“与imp对应的component中task/function的实现”。 假设A_port.connect(B_imp),那么需要实现的task/function为：

phase之间可以跳转。例如在正常工作的时候，发生了的reset，那么应该是main_phase跳转到reset_phase. 例如：5.1.7章节的示例代码

jump导致main_phase的objection没有被drop. ------ 仿真发现这里会有一个UVM WARINGING报出来，这个问题如何解决呢？---应该不用管它 simv +UVM_PHASE_TRACE可以调试phase 超时退出机制：

1） 在test的build_phase里加上 uvm_top.set_timeout(500ns,0); 2） `define UVM_DEFAULT_TIMEOUT 500ns 3） simv +UVM_TIMEOUT=”500ns,YES”

控制objection的时机：

推荐在sequence里的body（）task中实现控制objection 5.2.2章节示例代码：

注意用 starting_phase的判断。

给main_phase设置drain_time。所谓drain_time，就是main_phase结束之后经过drain_time时间以后再进入post_main_phase。

在test的main_phase task中使用set_drain_time函数：

objection的调试

simv +UVM_OBJECTION_TRACE

5.3章节介绍了domain，我觉得基本不会用这个吧？

第6章 UVM中的sequence

sequencer将sequence传递给driver. 引入sequence，带来的变化： 1） uvm_transaction的派生类变成uvm_sequence_item的派生类 2） 需要sequencer

3） driver main_phase有变化

4） 启动sequence（一般在case的build_phase中） 上述变化反映到代码中，如图 6.1.2章节的示例代码

下图中有两种方法实现my_sequencer

sequence的启动方式(3种)：

1）在case的main_phase中： 注意要设置cseq的staring_phase。 我觉得书上6-5代码清单里有两个地方写的不合理，一个是start的参数应该是sqr的路径，另外是少了设置starting_phase

2）注意在case的build_phase中

3）更推荐用下面这种方式：

sequence被启动后，会自动执行sequence的body task（以及 pre_body mid_body post_body）

在同一个sequencer上可以启动多个sequence，因为启动了多个，所以不能设置default_sequnce了，需要用上面第一种方法来启动sequence. --------- 但是sequence的嵌套可以解决这个问题（上层sequence做default_sequence 6.4章节）

sequence可以用uvm_do_pri uvm_do_pri_with等macro来设置优先级priority, 当一个sequencer上有多个sequence的时候，这个优先级就有意义了。

优先级就带来sequencer的仲裁算法。默认的仲裁算法是SEQ_ARB_FIFO（杨哥遵循陷入先出顺序，不考虑优先级），所以设置优先级以后，需要改变仲裁算法。 在case的main_phase中调函数set_arbitration()

前面提到的“嵌套sequence”也可以像上面这样来设置仲裁算法。

sequencer的操作：

lock() grab() 获取独占权。 unlock() ungrab() 释放独占权

is_relevant() 设置sequence有效和无效。返回值1 有效，返回值0无效

wait_for_relevant() 当sequencer发现启动的所有sequence都无效的时候，会自动调wat_for_relevant() task。 在wait_for_relevant() task中，必须使sequence无效的条件清除。 is_relevant() 和 wait_for_relevant() 如果需要的话，一般是成对重载。

6.3 sequence相关macro及实现

最重要的是uvm_do系列宏，尤其是在引入virtual sequencer以后uvm_do_on系列宏用的会很多。

`uvm_do_on_pri_with(SEQ_OR_ITEM,SEQR,PRIORITY,CONSTRAINTS) uvm_do系列macro都是来源于这个最长的macro

除了uvm_do系列macro之外，还可以用uvm_create + uvm_send。 使用uvm_create + uvm_send的优势是可以在两个macro之间加一些赋值操作等，当然也可以把约束随机加在这里。 uvm_create是实例化transaction，uvm_send是把transaction发送出去。

uvm_rand_send uvm_rand_send_pri uvm_rand_send_with uvm_rand_send_pri_with与uvm_do 系列macro类似

start_item和finish_item 上述macro的实际实现函数-------- 我觉得我们代码里应该不会用这两个函数。

task pre_do(bit is_item)

function void mid_do(uvm_sequence_item this_item) function void post_do(uvm_sequence_item this_item) 注意上述task/function的参数。 mid_do和post_do因为参数是基类对象，函数重载里可能需要做$cast.

6.4 sequence进阶应用

前面提到了uvm_do系列宏既可以用在uvm_sequence_item上也可以用于uvm_sequence，所以sequence可以嵌套。

sequence中可以有rand成员，并且可以把rand成员和transaction的rand成员约束起来。

通过上面的约束，上层sequence里可以约束下层sequence里transaction的成员：

sequence的参数代表了它的req和rsp的uvm_sequence_item派生类的类名。如果需要发送不同uvm_sequence_item派生类的对象，那么需要把sequence、sequencer和driver参数声明成基类uvm_sequence_item。由于是基类，所以在driver中seq_item_port.get_next_item(req)的时候要做$cast转换. 因为sequence默认参数就是uvm_sequence_item，所以不用写。 6.4.3示例代码：

driver中的cast操作

实际的testbench中，很可能会在sequencer里加入一些成员变量，一般这种情况下要declare p_sequencer这个指针。用macro – uvm_declare_p_sequencer(sequencer类名) 在sequence中可以实现： 6.4.4章节示例

问题： p_sequencer的声明macro 是不是一直加着 ----直接写在base_sequence里比较好。

可以做一个base_sequence,需要p_sequencer的声明的话，写在base_sequence里，这样就不用每个sequence都声明p_sequencer指针了。

6.5 virtual sequence

virtual sequence (virtual sequencer)是特色。 如下图所示: 系统级环境里可能有多个env，带来了多个sequencer/sequence， 这样在case里不好维护。实现一个virtual sequencer，里面包括指向各个sequencer的指针；而virtual sequence就像前面介绍的“sequence嵌套”一样实现。

由于virtual sequencer里有实际sequencer的指针，所以肯定不能用“typedef uvm_sequncer….”来实现。 同时，由于virtual sequencer有成员了，所以在virtual sequence里要declare p_sequencer,并且指向virtual sequencer.

base_test的connect_phase函数中，要把virtual sequencer里的成员赋值到各个env的sqr上。---- 所以virtual sequencer和各个env是同级的

所谓“virtual”是说它本身不会发送transaction，所以virtual sequencer和virtual sequence都不用写transaction的参数（用了默认的参数）。 6.5.3章节示例代码

virtual sequence： 声明p_sequencer指针，注意uvm_do_on的sequencer参数

virtual sequencer 声明指针

base_test 在connect_phase中连接sequencer

case：设置virtual sequencer的main_phase的default_sequence为virtual sequence.

前面提到了objection的控制在sequence的body task中实现。现在引入了virtual sequence以后，objection的控制就移到顶层virtual sequence的body task中。

sequence中尽量不要用fork join_none，避免执行到endtask

虽然sequence不是component，但是也可以在sequence中使用uvm_config_db (类似于tp_tb中使用)。

在case中对sequence的成员用uvm_config_db#(类型)::set()的时候要注意： sequence由于是一个object，它的名字可能不确定，所以这里一般用通配符。而在sequence中get的时候，则使用uvm_root::get()/或者null和get_full_name()，作为前两个参数。

6.6.1示例代码 set用通配符和get的路径参数

在sequence中可以对testbench中的component的成员使用uvm_config_db#(类型)::set()，同样因为路径的问题，第一个参数一般是null或者uvm_root::get()

书上还给了一个设置sequence自己的成员的例子，不知道有啥用…. ?

6.6.3章节介绍了uvm_config_db的wait_modified task，参数只有3个，和get前三个一样。

6.7 response

sequence sequencer driver的参数有两个: req类型和rsp类型，默认情况下rsp和req一样的类型。当sequence需要driver返回response的时候，就需要用到rsp了。

sequence中在uvm_do macro之后调get_reponse(rsp) task, 而在driver中增加的代码较多： 6.7.1章节示例代码

get_reponse和put_response对应。 注意driver中必须有set_id_info函数。 put_response可以省略：需要item_done函数带rsp参数： seq_item_port.item_done(rsp) ----- 但是当有多次rsp的时候，就不能这么用了。 多次的时候只能是调多次get_reponse和put_response

get_response是一个阻塞的task，当sequence没有获取到driver返回的rsp的时候，会阻塞住sequence的body()，所以当driver不能及时返回rsp的时候，get_response??put_response这个机制就有问题了。 UVM的解决方法是使用 response_handler函数：

在pre_body()函数中 use_reponse_handler() 打开这个功能，然后重载response_handler(uvm_sequence_item response)这个函数 ? 一般需要$cast给sequence中的rsp成员 . 而sequence的body task里就不用再调get_response了 6.7.3章节代码示例：

rsp和req的类型可以不同，这个时候注意sequence driver sequencer的参数

6.8 sequence library

sequence library是一系列sequence的结合。 uvm_sequence_library本身是uvm_sequence

的派生类。

实现sequence_library的时候要注意：

1） 在new函数里要增加 init_sequence_library()函数 2） 增加`uvm_sequence_library_utils(类名) 的macro

对于里面的sequence只需要增加一个macro： `uvm_add_to_seq_lib(sequence类名，sequence_library类名)

一个sequence可以加入到不同的sequence_library中

使用sequence_library可以有效简化Testcase，因为case中设置sqr的main_phased的default_sequence是sequence_library类名::type_id::get()

可以使用sequence_library_cfg来控制sequence_library里迭代次数、选择算法以及sequence的个数。但是我觉得使用简化的方法更方便和直观（不用sequence_library_cfg类，而是直接对sequence_library对象的成员赋值）：

6.8.4示例代码： 在case的build_phase里实现，需要把sequence_library new出来

第8章 UVM中的factory机制

重点章节 uvm特色

UVM的factory机制也是建立在 systemverilog的

Polymorphism机制上的，所以

function\\task也得是声明成virtual的才行。 使用factory重载的限制：

1） 重载的类和被重载的类，都要在定义的是用uvm_*_util宏来注册

2） 实例化的时候要用::type_id::create(“名字”)的方法 ------- 无论component还是object 3） 重载的类是被重载的类的派生类 4） component和object之间不能重载

重载的方式和种类 注意get_type() 在build_phase中调用

component中的函数：replace参数代表“是否可以被后面的重载覆盖”

set_type_override_by_type(原始类名::get_type()，重载类名::get_type(),replace)

set_inst_override_by_type(相对路径字符串，原始类名::get_type()，重载类名::get_type()) 也可以用类名字符串来代替原始类名::get_type()和重载类名::get_type() set_type_override(原始类名字符串，重载类名字符串,replace)

set_inst_override(相对路径字符串，原始类名字符串，重载类名字符串)

直接使用factory这个全局变量的函数：

与上面的非常类似，只是把“相对路径字符串”变成“绝对路径字符串”，而且移到最后一个参数： initial begin factory.set_inst_override_by_type(my_monitor::get_type(),new_monitor::ge t_type(),”uvm_test_top.env.o_agt.mon”); end

直接使用factory的函数可以放在simv命令里去

simv +uvm_set_inst_override=” my_monitor,new_monitor,uvm_test_top.env.o_agt.mon”

factory机制的调试：

在build_phase后面的phase中调 comp.print_override_info();

factory.debug_create_by_name(); factory.debug_create_byte_type(); factory.print();

uvm_root.print_topolofy();

可以重载 uvm_sequence_item uvm_sequence uvm_component. 都是在case的build_phase中调，而且都是直接用factory的方法

第9章 UVM的代码重用 9.1 callback机制

只给callback机制做了笔记。

uvm的callback和vmm的差不多。 代码步骤如下：

1） 先实现一个uvm_callback的派生类A,以及A的virtual task/function 2） typedef uvm_callbacks#(my_driver,A) A_pool 注意s

3） 在my_driver中注册callback: `uvm_register_cb(my)driver,A) 4） my_driver中使用 `uvm_do_callbacks(my_driver,A,task()) 注意s 5） 从A派生出一个实际用到的类 my_callback ， 实现task

6） 在case的connect_phase中实例化my_callback（假设是my_cb），并create它，然后

A_pool::add(my_driver的路径指针，my_cb) -------- 因为my_driver是在main_phase里调callback的，所以要在main_phase前面做这个工作

9.1.4章节示例代码：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ov97.html