原標(biāo)題：驗(yàn)證平臺(tái)自動(dòng)化篇之二：UVM Framework

一個(gè)UVM使用者，從新手到精通大致會(huì)經(jīng)歷三年的時(shí)間，而在經(jīng)過這三年之后，verifier會(huì)有倦怠期。除了不可避免地在80%以上工作處于重復(fù)性勞動(dòng)或者稱之為沒有創(chuàng)新的勞動(dòng)以外，剩下的那一點(diǎn)可以用來(lái)成長(zhǎng)的時(shí)間也往往被日常的項(xiàng)目事務(wù)所切分地很凌亂。在跟這些有經(jīng)驗(yàn)的UVM驗(yàn)證工程師溝通的過程中，我們會(huì)了解到他們被哪些大致的事情所困擾：

對(duì)于新的設(shè)計(jì)，需要構(gòu)建新的驗(yàn)證平臺(tái)，這往往需要兩周甚至更多的時(shí)間。其實(shí)，環(huán)境的調(diào)試還要消耗很多的精力，這對(duì)于新人來(lái)講尤甚。

對(duì)于原有的驗(yàn)證環(huán)境，如果設(shè)計(jì)更新了，譬如接口的更新，需要在原有環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展和復(fù)用原有的sequence/test。

如果項(xiàng)目組中有新人，他們還需要幫助他們快速搭建環(huán)境。對(duì)于一個(gè)快公司(fast company)，人員的快速流動(dòng)下，有經(jīng)驗(yàn)的工程師在培養(yǎng)新人上面就會(huì)面臨越來(lái)越多的傳幫帶任務(wù)。

在驗(yàn)證的后期，需要對(duì)驗(yàn)證環(huán)境代碼進(jìn)行回顧檢視(review)，看代碼的風(fēng)格、文檔還有測(cè)試場(chǎng)景。

上面的這些困惑，確實(shí)耗時(shí)耗力，而工程師們?cè)谟邢薜馁Y源下，又沒有更好的辦法。但如果這個(gè)時(shí)候，有一款合適的驗(yàn)證平臺(tái)自動(dòng)化工具可以幫助工程師們完成這些任務(wù)，想必工程師的日常業(yè)務(wù)開銷比重會(huì)很快地從80%降下來(lái)：

根據(jù)設(shè)計(jì)的接口、數(shù)據(jù)協(xié)議和驗(yàn)證需求來(lái)給出一個(gè)快速構(gòu)建好的驗(yàn)證環(huán)境和連接

有自動(dòng)生成好的激勵(lì)完成數(shù)據(jù)傳輸

有更高層的transaction分析可以從仿真器中觀察

生成好的平臺(tái)可以在項(xiàng)目之間和模塊到系統(tǒng)級(jí)別完成復(fù)用

提供覆蓋率的管理

同時(shí)支持隨機(jī)驗(yàn)證和直接驗(yàn)證

擁有這樣一款驗(yàn)證平臺(tái)自動(dòng)化工具無(wú)疑是很具有吸引力的，而MentorGraphics公司推出的UVM Framework無(wú)疑是這樣一款“走心”的工具。這款工具的背景，或者說(shuō)是如果使用者想產(chǎn)生最大驗(yàn)證產(chǎn)出的前提是，verifier所在的公司是它們的客戶，不但是simulator QuestaSim的客戶，同時(shí)也是他們的驗(yàn)證VIP(QVIP)的用戶。MentorGraphics提供覆蓋全面的VIP系列，譬如常見的AMBA系列、PCIe、USB、DDR等VIP，在公司擁有了這些VIP的前提下，那要恭喜你，首先你們擁有了這張“門票”，可以進(jìn)一步來(lái)使用UVM Framework這款工具。

讀到這里，也許你們沒有使用QuestaSim而是其它的仿真器，也許你們僅僅使用了QuestaSim而沒有購(gòu)買它家的商業(yè)VIP，但路桑介紹這款工具是為了能夠幫助讀者理清一款優(yōu)秀的驗(yàn)證平臺(tái)自動(dòng)化工具需要解決什么最終目的、利用哪些現(xiàn)有的資源、而最終可行的工具開發(fā)計(jì)劃是什么。在這個(gè)理念下，我們?cè)谙乱还?jié)中會(huì)帶領(lǐng)大家理解路桑開發(fā)的驗(yàn)證平臺(tái)自動(dòng)化工具Pangu(盤古)。

首先來(lái)看一看，MentorGraphics所需要解決的問題和擁有的資源有哪些：

UVM Framework工具需要幫助用戶最快地建立一個(gè)驗(yàn)證平臺(tái)，即完成標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證框架自動(dòng)化。

這款工具需要整合已有的QVIP的配置工具，即QVIP configurator，該工具可以快速集成VIP的驗(yàn)證環(huán)境。

這款工具也可以在生成了結(jié)構(gòu)化的環(huán)境之后，利用結(jié)構(gòu)化的用戶自定義激勵(lì)和QVIP的標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)，配合Infact工具，實(shí)現(xiàn)可移植復(fù)用的激勵(lì)。

在上面的這些要求下，已有的資源是QVIP configurator工具和Infact工具。而新的工具UVM Framework則可以通過一致化的框架，來(lái)給出一個(gè)中心化的解決方案。

關(guān)于上面提到的QVIP configurator工具和Infact工具，用戶可以登錄到MentorGraphics官網(wǎng)，下載這兩種工具的說(shuō)明或者觀看它們的入門視頻。從下面的這張圖中可以看到，這款工具最終可以有效地降低三個(gè)難度：

UVM的使用難度(從構(gòu)建環(huán)境層面)

VIP的使用難度(從VIP的集成和應(yīng)用層面)

激勵(lì)的不完整性(從VIP常規(guī)意義下的不完整覆蓋激勵(lì)層面)

為了更好地理解這一款工具，或者說(shuō)是完整的解決方案，即通過UVM Framwork、QVIP configuration來(lái)實(shí)現(xiàn)testbench自動(dòng)化，同時(shí)利用Infact實(shí)現(xiàn)測(cè)試的可移植性和更充分的覆蓋率，我們給出一個(gè)例子，來(lái)說(shuō)明這個(gè)方案的。

例如有一個(gè)模塊block_c，它需要驗(yàn)證環(huán)境提供一些輸入和輸出接口，同時(shí)伴隨著其它組件的生成，這些需要自動(dòng)生成的部分包括：

自定義接口：cpb_in、cpb_out和mem_out。

標(biāo)準(zhǔn)接口：axi4_master_0、axi_master_1、pcie_ep、axi4_slave和apb3_config_master。

自定義的predictor和scoreboard：blk_c_pred、cpb_sb、mem_sb、axi4_slave_sb和apb3_cfg_sb。

頂層的環(huán)境：集成自定義接口、標(biāo)準(zhǔn)接口、predictor和scoreboard。

頂層testbench：各個(gè)接口組件的interface同DUT的連接。

接下來(lái)看看UVM Framework這款工具是如何整合資源的。首先，它可以作為用戶自定義接口(custom interface)的代碼生成器，創(chuàng)建好上面的自定義接口組件。下面的例碼是使用這款工具時(shí)分別用來(lái)創(chuàng)建接口組件的Python腳本文件和生成的文件：

接下來(lái)，需要利用Questa VIP Configurator工具來(lái)生成集成多個(gè)VIP組件的環(huán)境 。由于該工具支持GUI模式，用戶可以很方便地在工具中選擇需要的VIP類型、設(shè)定配置選項(xiàng)與DUT的連接關(guān)系，通過配置最終可以生成一個(gè)頂層環(huán)境為qvip_agents的環(huán)境，這個(gè)環(huán)境將稍微作為子環(huán)境被集成到更上層的環(huán)境中。

在頂層環(huán)境的集成過程中，需要通過UVM Framework來(lái)創(chuàng)建、例化和集成predictor和scoreboad，同時(shí)也包括集成之前的自定義接口組件和標(biāo)準(zhǔn)接口組件子環(huán)境，該集成的腳本代碼如下：

在頂層環(huán)境和各個(gè)組件都通過腳本完成之后，我們還需要完成頂層測(cè)試平臺(tái)的物理接口連接，而這一步驟也可以通過UVM Framework實(shí)現(xiàn)。

所以，上面的例碼演示了Questa的兩個(gè)工具UVM Framework和QVIP Configurator在互相配合的基礎(chǔ)上，最終實(shí)現(xiàn)了快速創(chuàng)建一個(gè)驗(yàn)證環(huán)境的目標(biāo)。而生成的testbench結(jié)構(gòu)采用的還是“雙TB”的方式，將硬件信號(hào)驅(qū)動(dòng)層hdl_top與軟件信號(hào)驅(qū)動(dòng)層hvl_top剝離開，實(shí)現(xiàn)了將來(lái)跨平臺(tái)(simulator和emulator)運(yùn)行的可能性。關(guān)于跨平臺(tái)運(yùn)行的TB建立方式，我們將會(huì)在后面的一章《跨平臺(tái)移植復(fù)用》中詳細(xì)介紹。

另外，UVM Framework還能夠配置Questa inFact工具實(shí)現(xiàn)可跨平臺(tái)復(fù)用的激勵(lì)和更容易快速收斂的激勵(lì)形式。更多關(guān)于跨平臺(tái)激勵(lì)復(fù)用的介紹，我們會(huì)在后面的《跨平臺(tái)移植復(fù)用》中解釋其理念。在這一節(jié)中，我們需要清楚的是，正是由于Questa VIP的較為統(tǒng)一的sequence/item類，再配合inFact工具，這使得幫助用戶可以更快地創(chuàng)建系統(tǒng)級(jí)的激勵(lì)、更快達(dá)到接口協(xié)議的覆蓋率，而不再受限制于使用者無(wú)法掌握VIP的使用、測(cè)試代碼在檢視起來(lái)可讀性差(無(wú)法在系統(tǒng)級(jí)去理解)、無(wú)法更方便地協(xié)調(diào)控制各個(gè)接口以及無(wú)法很好地去移植，譬如從底層移植到系統(tǒng)層，或者從simulator移植到emulator等。

最后，我們?cè)賮?lái)回顧一下MentorGraphics提出的驗(yàn)證平臺(tái)自動(dòng)化的解決方案：

通過QVIP Configurator實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化商業(yè)VIP的快速集成。

通過UVM Framework實(shí)現(xiàn)自定義組件、頂層環(huán)境和測(cè)試平臺(tái)的集成連接。

通過inFact工具實(shí)現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)景的系統(tǒng)級(jí)介入、實(shí)現(xiàn)更好地移植性、操作性和可讀性。

可以鎖，正是UVM Framework這樣一款工具實(shí)現(xiàn)了環(huán)境自動(dòng)化、以及測(cè)試平臺(tái)和激勵(lì)層面的移植性，這非常符合當(dāng)下驗(yàn)證面臨的挑戰(zhàn)和需求。也正由于這樣一款工具，將原有的工具資源整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了效率的最大化。那么這樣一款工具對(duì)于UVM的初級(jí)用戶和高級(jí)用戶分別帶來(lái)了什么價(jià)值呢？

對(duì)于初級(jí)用戶而言，它的優(yōu)勢(shì)在于：

節(jié)省創(chuàng)建驗(yàn)證平臺(tái)的時(shí)間

降低由于經(jīng)驗(yàn)不足致使驗(yàn)證平臺(tái)不成熟而給項(xiàng)目帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于整個(gè)驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目而言是可以得到迅速回報(bào)的選擇

對(duì)于高級(jí)用戶而言，它的優(yōu)勢(shì)在于：

節(jié)省創(chuàng)建驗(yàn)證平臺(tái)的時(shí)間

實(shí)現(xiàn)更大的產(chǎn)出，即搭建平臺(tái)的時(shí)間節(jié)省下來(lái)投入到創(chuàng)建測(cè)試場(chǎng)景中去

由于inFact工具的幫助使得接口協(xié)議的驗(yàn)證可以更充分、更快達(dá)到覆蓋率

用戶要掌握上面的工具，在實(shí)際使用中，只需要掌握基本的Python語(yǔ)法，更多的需要實(shí)現(xiàn)了解DUT的接口、數(shù)據(jù)流和環(huán)境的目標(biāo)結(jié)構(gòu)，在有了這些要求之后，就可以利用UVM Framework和Python腳本快速地生成環(huán)境了。所以，MentorGraphics給出的測(cè)試平臺(tái)自動(dòng)化解決方案是完整的，這具體表現(xiàn)在了：

實(shí)現(xiàn)各個(gè)組件、頂層環(huán)境的集成和連接(需要UVM Framework和QVIP Configurator)。

激勵(lì)場(chǎng)景的快速創(chuàng)建(需要inFact工具)。

實(shí)現(xiàn)更好地調(diào)試環(huán)境和系統(tǒng)層的數(shù)據(jù)流檢查(QuestaSim UVM-Aware Debug特性)

在掌握了上面提到的工具和驗(yàn)證平臺(tái)自動(dòng)化完整方案的設(shè)計(jì)理念之后，我們將在下一節(jié)就路桑團(tuán)隊(duì)自開發(fā)的Pangu進(jìn)行介紹。希望讀者可以在了解了Pangu之后，也能夠結(jié)合自己所在公司的實(shí)際要求，在合適的時(shí)間點(diǎn)，開發(fā)出符合公司需要的這樣一款工具，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證效率的提高。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的uvm 形式验证_验证平台自动化篇之二：UVM Framework的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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