UVM事务级建模（TLM）通信机制详解

UVM事务级建模（TLM）通信机制详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_42167433/article/details/144078186

TLM（事务级建模）是UVM中一种基于事务的通信方式，通过封装具有特定功能的信息组来实现模块间的高效通信。本文将详细介绍TLM的基本概念、通信对象、传输方式以及各种通信机制的实现细节，帮助读者深入理解UVM中的事务级通信原理。

基本概念

TLM（transaction level modeling）是一个基于事务（transaction）的通信方式，每次传输一个transaction，一个transaction就是把具有某一特定功能的一组信息封装在一起而成为的一个类。

通信对象

• 发起者：数据的请求方，也就是initiator
• 响应者：数据的响应方，也就是target
• 注：发起者和响应者不代表数据的流向性。initiator：永远有主动权，不论时请求数据还是主动发送数据，永远是发起的那一方；target：永远时被动的，只能被动的接收数据，或者被通知需要发送数据；

传输方式

put操作

单向传输，通信动作发起者A把一个transaction发送给B，数据流从A流向B

get操作

单向传输，通信动作发起者A向B索取一个transaction，数据流从B流向A

transport操作

双向传输，又称做request-response操。相当于一次put操作加一次get操作，这两次操作的“发起者”都是A，目标都是B，数据从A流到B，再从B流向A。

通信端口

端口定义

• port端口：initiator的端口，有阻塞赋值和非阻塞赋值的区分
• export端口：initiator和target的中转端口，有阻塞赋值和非阻塞赋值的区分
• imp端口：target端口，有阻塞赋值和非阻塞赋值的区分
• 注意：
• 端口优先级：port > export > imp
• 在connect_phase中使用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）
• 在UVM中，只有IMP才能作为连接关系的终点

UVM常见端口

PORT端口

//blocking阻塞；nonblocking非阻塞；不含这两者表示既可以阻塞也可以非阻塞
uvm_blocking_put_port#(T);
uvm_nonblocking_put_port#(T);
uvm_put_port#(T);
uvm_blocking_get_port#(T);
uvm_nonblocking_get_port#(T);
uvm_get_port#(T);
uvm_blocking_peek_port#(T);
uvm_nonblocking_peek_port#(T);
uvm_peek_port#(T);
uvm_blocking_get_peek_port#(T);
uvm_nonblocking_get_peek_port#(T);
uvm_get_peek_port#(T);
uvm_blocking_transport_port#(REQ, RSP);
uvm_nonblocking_transport_port#(REQ, RSP);
uvm_transport_port#(REQ, RSP);  

EXPORT端口

uvm_blocking_put_export#(T);
uvm_nonblocking_put_export#(T);
uvm_put_export#(T);
uvm_blocking_get_export#(T);
uvm_nonblocking_get_export#(T);
uvm_get_export#(T);
uvm_blocking_peek_export#(T);
uvm_nonblocking_peek_export#(T);
uvm_peek_export#(T);
uvm_blocking_get_peek_export#(T);
uvm_nonblocking_get_peek_export#(T);
uvm_get_peek_export#(T);
uvm_blocking_transport_export#(REQ, RSP);
uvm_nonblocking_transport_export#(REQ, RSP);
uvm_transport_export#(REQ, RSP);  

IMP端口

//IMP定义中的blocking、nonblocking、put、get、peek、get_peek、transport等关键字的意思并不是它们发起做相应类型的操作，而只意味着它们可以和相应类型的PORT或者EXPORT进行通信
//每一个IMP需要和一个component相对应
uvm_blocking_put_imp#(T, IMP);
uvm_nonblocking_put_imp#(T, IMP);
uvm_put_imp#(T, IMP);
uvm_blocking_get_imp#(T, IMP);
uvm_nonblocking_get_imp#(T, IMP);
uvm_get_imp#(T, IMP);
uvm_blocking_peek_imp#(T, IMP);
uvm_nonblocking_peek_imp#(T, IMP);
uvm_peek_imp#(T, IMP);
uvm_blocking_get_peek_imp#(T, IMP);
uvm_nonblocking_get_peek_imp#(T, IMP);
uvm_get_peek_imp#(T, IMP);
uvm_blocking_transport_imp#(REQ, RSP, IMP);
uvm_nonblocking_transport_imp#(REQ, RSP, IMP);
uvm_transport_imp#(REQ, RSP, IMP);  

通信方式

一对一通信（port-export-imp）

基本概念

类型

• port-imp互联
• export-imp互联
• port-port互联，PORT与PORT之间的连接可以有无限多层。
• export-export互联，EXPORT与EXPORT之间的连接可以有无限多层
  

端口互联对应关系

发起者(port/export/transport)类型 imp中对应的任务/函数

| blocking_put | put |
| nonblocking_put | try_put和can_put |
| put | put、try_put和can_put |
| blocking_get | get |
| nonblocking_get | try_get和can_get |
| get | get、try_get和can_get |
| blocking_peek | peek |
| nonblocking_peek | try_peek和can_peek |
| peek | peek、try_peek和can_peek |
| blocking_get_peek | get和peek |
| nonblocking_get_peek | try_get和can_get、try_peek和can_peek |
| get_peek | get和peek、try_get和can_get、try_peek和can_peek |
| blocking_transport | transport |
| nonblocking_transport | nb_transport |
| transport | transport和nb_transport |

注：对于blocking的端口，可以定义相应的任务或函数；对于nonblocking端口，只能定义函数

一对多通信（analysis_port/analysis_export-analysis_imp）

基本概念

• 一个analysis_port（analysis_export）可以连接多个analysis_imp
• 对于analysis_port和analysis_export来说，没有阻塞和非阻塞的概念
• analysis_port如果和analysis_export直接相连也会出错，只有在analysis_export后面再连接一级uvm_analysis_imp，才不会出错
  

端口互联对应关系

analysis_port和analysis_export类型 analysis_imp对应函数

| * | write |

注：对于同一个component下需要用到多个uvm_analysis_imp的场景，解决方式可通过定义宏`uvm_analysis_imp_decl（_xxx），声明多个后缀不一样的imp，UVM会根据后缀内建不同的imp。

//my_scoreboard.sv

`uvm_analysis_imp_decl(_monitor)
`uvm_analysis_imp_decl(_model)
class my_scoreboard extends uvm_scoreboard;
    my_transaction expect_queue[$];
    uvm_analysis_imp_monitor#(my_transaction, my_scoreboard) monitor_imp;
    uvm_analysis_imp_model#(my_transaction, my_scoreboard) model_imp;
    ...

    extern function void write_monitor(my_transaction tr);
    extern function void write_model(my_transaction tr);
    extern virtual task main_phase(uvm_phase phase);

endclass
function void my_scoreboard::write_model(my_transaction tr);
    expect_queue.push_back(tr);
endfunction
function void my_scoreboard::write_monitor(my_transaction tr);
    my_transaction tmp_tran;
    bit result;
    if(expect_queue.size() > 0) begin
        ...
    end
endfunction  

FIFO通信

基本概念

• uvm_analysis_fifo，本质是一块缓存加两个imp

类型

端口类型 区别

| uvm_tlm_fifo | 无以下 |
| uvm_tlm_analysis_fifo | 有一个analysis_export端口，及其配套的write函数 |

FIFO端口

• FIFO中端口有关键字export，但是其类型却是IMP。如analysis_export的原型如下：

uvm_analysis_imp #(T, uvm_tlm_analysis_fifo #(T)) analysis_export;  

• FIFO中的get端口，get任务被调用时，FIFO内部缓存中会少一个transaction
• FIFO中的peek端口，peek任务被调用时，FIFO会把transaction复制一份发送出去，其内部缓存中的transaction数量并不会减少
• 当FIFO中的put端口被连接时，FIFO内部被定义的put任务被调用，它把传递过来的transaction放在FIFO内部的缓存里，同时，把这个transaction通过put_ap使用write函数发送出去

virtual task put( input T t );
    m.put( t );
    put_ap.write( t );
endtask  

• 与put_ap相似，当FIFO的get任务被调用时，同样会有一个transaction从get_ap上发出

virtual task get( output T t );
    m_pending_blocked_gets++;
    m.get( t );
    m_pending_blocked_gets--;
    get_ap.write( t );
endtask  

FIFO调试函数

函数 作用

| used | 查询FIFO缓存中有多少transaction |
| is_empty | 判断当前FIFO缓存是否为空 |
| is_full | 判断当前FIFO缓存是否为满 |
| flush | 清空FIFO缓存中的所有数据，它一般用于复位等操作 |

//FIFO的new函数原型
function new(string name, uvm_component parent = null, int size = 1);
//第三个参数size，用于设定FIFO缓存的上限，默认的情况下为1。若要把缓存设置为无限大小，将传入的size参数设置为0即可。通过size函数可以返回这个上限值。  

FIFO与IMP对比

• FIFO对于初学者，使用方式比IMP简洁易上手
• FIFO连接的方式增加了env中代码的复杂度
• 对于使用端口数组的情况，FIFO要优于IMP