【UVM】TLM通信机制

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。