多通道整形器模块验证 V2.2_UVM寄存器模型2，常规方法，使用场景-锐单电子商城

多通道整形器模块验证 V2.2_UVM寄存器模型2，常规方法，使用场景 - 知乎

一、前门访问 & 后门访问

1、前门访问

定义
- 通过总线在寄存器模型上进行读写操作UVC实现总线物理时序访问
- 物理时序协议耗时，真实的物理操作
两种访问寄存器前门的方式write， write_reg
- 优先使用第一种方法。

/************************一：reg方法***************************/ virtual task write(     output  uvm_status_e  status,         input  uvm_reg_data_t  value,         input  uvm_path_e  path  =  UVM_DEFAULT_PATH,     input  uvm_reg_map  map  =  null,     input  uvm_sequence_base  parent  =  null,     input  int  prior  =  -1,     input  uvm_object  extension  =  null,     input  string  fname  =  "",     input  int  lineno  =  0 ) /************************二：uvm_reg_sequence方法***************************/ virtual task write_reg(     input  uvm_reg  rg,         output  uvm_status_e  status,         input  uvm_reg_data_t  value,         input  uvm_path_e  path  =  UVM_DEFAULT_PATH,     input  uvm_reg_map  map  =  null,     input  int  prior  =  -1,     input  uvm_object  extension  =  null,     input  string  fname  =  "",     input  int  lineno  =  0 )

2、后门访问

定义：
- 通过仿真器提供的可直接访问信号的手段
- UVM DPI，uvm_hdl_read()，uvm_hdl_deposit()
功能
- 读取信号路径中某个值value
- force某个值
- 实现后门访问

  class mcdf_rgm extends uvm_reg_block;     `uvm_object_utils(mcdf_rgm)     rand ctrl_reg chnl0_ctrl_reg;     rand ctrl_reg chnl1_ctrl_reg;       uvm_reg_map map;      function new(string name = "mcdf_rgm");       super.new(name, UVM_NO_COVERAGE);     endfunction       ...       // specify HDL path，②各寄存器成员及HDL一侧地址映射       chnl0_ctrl_reg.add_hdl_path_slice($sformatf("mem[ ]", `SLV0_RW_REG), 0, 32);       chnl1_ctrl_reg.add_hdl_path_slice($sformatf("mem[ ]", `SLV1_RW_REG), 0, 32);  //①关联寄存器模型DUT一端       add_hdl_path("tb.dut.ctrl_regs_inst"); //③最后以lock_model()结束地址映射关系       lock_model();     endfunction   endclass

3.前门访问访问和后门访问

要点：

后门访问比前门访问更方便、更快，但不能仅仅依靠后门。
前门和后门的混合访问有助于寄存器验证的完整性

4.前门和后门的混合应用场景

大型寄存器测试方法：前门检查物理通道，后期节省时间
quiry 寄存器：寄存器只能写一次，建议物理访问，以确保硬件行为反映真实性
随机模拟寄存器值不可预测的硬件配置先后门，然后前门
排除地址映射错误，前门写，后门读
状态寄存器的触发器延迟

二、寄存器模型常规方法

1、三个值

mirrored value：表示当前硬件的已知状态值
desired value：首先用寄存器模型修改软件的对象值（set）,然后用该值更新硬件值（update）

通过update保持三个值相同

actual value：硬件的真实值

2、prediction分类

自动预测
- 定义:
  - 自动记录每个寄存器的读写值，并在后台自动调用predict（）方法
- 适用场景:
  - 验证环境的rgm中缺少mon or predictor
  - 使用后门访问时
- 不适用场景
  - 其他的sequence直接在总线层面操作寄存器(跳过寄存器级别)write()/read()）

显示预测
定义
依赖于monitor从物理总线捕获总线事务，并将捕获的事务传递给外部例化predictor
预测步骤
拿到monitor监控总线bus_trans，其内容与bus_seq_item内容完全一致
predictor能够拿到adapter的句柄，bus2reg函数将被读回bus_trans通过adapter转化为RGM可以识别的uvm_reg_item类型

  class mcdf_env extends uvm_env;     ... //UVC monitor能够监控需要具备捕捉事务的功能和相应性analysis port，并连接到predictor的bus_in ap端口       reg_agt.monitor.mon_ana_port.connect(predictor.bus_in); //predictor拿到adapter和map句柄       predictor.map = rgm.map;       predictor.adapter = adapter;       virt_sqr.rgm = rgm;     endfunction   endclass: mcdf_env

最后，结合map中的reg名称，转换后的数据更新到每个数据reg field内部的值
实现显示预测的前提
- UVC monitor能够监控需要具备捕捉事务的功能和相应性analysis port，并连接到predictor的bus_in ap端口
- predictor拿到adapter和map句柄

3、uvm_reg的访问方法

reset()/get_reset()：_复位对象：寄存器模型
按照寄存器的描述实现复位值吗？
- 读取寄存器模型的复位值
- 前门访问获得的寄存器复位值
- mirror
  - 前门可以是后门。在修改镜像值之前，您还可以选择是否将读回值与模型中的原始镜像值进行比较。act和mir一致

      rg.chnl0_ctrl_reg.mirror(status, UVM_CHECK, UVM_BACKDOOR);

set()/update()_对象：寄存器模型
- 通过该方法可以修改期望值，而在寄存器配置时先对其随机化，再配置个别域或者域。若寄存器的期望值与镜像值不同时，可以通过update（）方法来将不同的（DUT）寄存器通过前门或后门访问的方式做全部修改。
优点
- 较write()和poke()的写寄存器方式更为灵活
- 实现随机化寄存器配置值（随机值结合某些域的指定值写入到寄存器）
- 模拟更多不可预知的寄存器应用场景
- update()强大的批量操作

对某个域作操作
void'(rgm.chnl0_ctrl_reg.randomize());
rgm.chnl0_ctrl_reg.pkt_len.set('h3);
rgm.update(status, UVM_FRONTDOOR, .parent(this));

4、mem与reg的联系和差别

5、内建sequences

寄存器模型（rgm）内建sequence
- 禁止域名:uvm_resource_db :对状态寄存器的保留位禁止掉。

内建sequences目的
- 测试寄存器模型，寄存器的写入值可以准确地反映到硬件中地寄存器
实现前提

  class mcdf_reg_builtin_virtual_sequence extends mcdf_base_virtual_sequence;
    `uvm_object_utils(mcdf_reg_builtin_virtual_sequence)
     ...
    task do_reg();
//  ① sequences创建
      uvm_reg_hw_reset_seq reg_rst_seq = new(); 
      uvm_reg_bit_bash_seq reg_bit_bash_seq = new();
      uvm_reg_access_seq reg_acc_seq = new();

      // wait reset asserted and release② 复位信号的声明与释放
      @(negedge p_sequencer.intf.rstn);
      @(posedge p_sequencer.intf.rstn);

      `uvm_info("BLTINSEQ", "register reset sequence started", UVM_LOW)
//③ 将寄存器模型复位
      rgm.reset();
//④ 将寄存器句柄与sequence内的model连接
      reg_rst_seq.model = rgm;
//⑤ 将seq挂载到virt_sqr内的reg_sqr上
      reg_rst_seq.start(p_sequencer.reg_sqr);
      `uvm_info("BLTINSEQ", "register reset sequence finished", UVM_LOW)

      `uvm_info("BLTINSEQ", "register bit bash sequence started", UVM_LOW)
      // reset hardware register and register model
      p_sequencer.intf.rstn <= 'b0;
      repeat(5) @(posedge p_sequencer.intf.clk);
      p_sequencer.intf.rstn <= 'b1;
      rgm.reset();
      reg_bit_bash_seq.model = rgm;
      reg_bit_bash_seq.start(p_sequencer.reg_sqr);
      `uvm_info("BLTINSEQ", "register bit bash sequence finished", UVM_LOW)

      `uvm_info("BLTINSEQ", "register access sequence started", UVM_LOW)
      // reset hardware register and register model
      p_sequencer.intf.rstn <= 'b0;
      repeat(5) @(posedge p_sequencer.intf.clk);
      p_sequencer.intf.rstn <= 'b1;
      rgm.reset();
      reg_acc_seq.model = rgm;
      reg_acc_seq.start(p_sequencer.reg_sqr);
      `uvm_info("BLTINSEQ", "register access sequence finished", UVM_LOW)
    endtask
  endclass: mcdf_reg_builtin_virtual_sequence

三、寄存器模型的应用场景

1、如何用寄存器模型检查寄存器

使用寄存器模型地场景
- 全局的影子寄存器(LMU(LOCAL MEMORY UNIT))
  - 定义: 类似寄存器模型镜像值的方法
  - 功能
    - 暂存当时写入寄存器的值
    - 非易失，省略读取寄存器的步骤，LMU代替
    - 响应迅速——无需经过物理总线

- 对硬件数据通路作数据比对 :_常规用法
  - 利用寄存器模型的镜像值可以实现实时读取

2、功能覆盖率的实现

内部自动收集模式
- 例化，采样
  - cg自动生成，寄存器有成千上万个时，合理例化以及使能采样。验证前期无需例化cg，后期需要采集功能覆盖率时，再考虑例化、使能采样
  - 调用has_coverage()来判断uvm_reg::m_has_cover的值

/*****************uvm_coverage_model_e*********************/
UVM_NO_COVERAGE
UVM_CVR_REG_BITS
UVM_CVR_ADDR_MAP
UVM_CVR_FIELD_VALS
UVM_CUR_ALL

- - sample()
    - read(), write()方法的回调函数，保证自动采样数据
  - sample_value()
    - 供外部调用的方法，在特定事件触发时调用, 通过get_coverage（）方法判断是否允许进行覆盖率采样
- 缺点
  - 不灵活，
    - 默认采样所有的域包括如保留域
    - 一个位宽很大的域不能分段采样
  - 不够智能
    - 无法使用交叉覆盖率组合出更多有意义的运用场景
    - 不同chnl的优先级组合

  class ctrl_reg extends uvm_reg;
    `uvm_object_utils(ctrl_reg)
    uvm_reg_field reserved;
    rand uvm_reg_field pkt_len;
    rand uvm_reg_field prio_level;
    rand uvm_reg_field chnl_en;

    covergroup value_cg;
      //将覆盖率信息保存于cg database中并打印报告
      option.per_instance = 1;
      //应该去掉保留域的采样
      reserved: coverpoint reserved.value[25:0];
      //关系的len.value为一个范围，不够灵活，无法指定每个bin的值
      pkt_len: coverpoint pkt_len.value[2:0];
      prio_level: coverpoint prio_level.value[1:0];
      chnl_en: coverpoint chnl_en.value[0:0];
    endgroup

    function new(string name = "ctrl_reg");
      //默认的UVM_CVR_ALL代表包含所有覆盖率类型
      super.new(name, 32, UVM_CVR_ALL);
      //设定可用或需要的覆盖模型，此处为field_value
      void'(set_coverage(UVM_CVR_FIELD_VALS));
      //检查是否具备对应的cg
      if(has_coverage(UVM_CVR_FIELD_VALS)) begin
        value_cg = new();//例化cg
      end
    endfunction
    
    virtual function void build();
      reserved = uvm_reg_field::type_id::create("reserved");
      pkt_len =...
      reserved.configure(this, 26, 6, "RO", 0, 26'h0, 1, 0, 0);
      pkt_len.configure ...
    endfunction

//uvm_reg预定义的函数，参数保持一致
    function void sample(
      uvm_reg_data_t data,
      uvm_reg_data_t byte_en,
      bit            is_read,
      uvm_reg_map    map
    );
      super.sample(data, byte_en, is_read, map);
      sample_values(); 
    endfunction

    function void sample_values();
      super.sample_values();
      //只有顶层允许例化cg时，，才能允许cg进行采样；
      if (get_coverage(UVM_CVR_FIELD_VALS)) begin
        value_cg.sample();
      end
    endfunction
  endclass

利用寄存器模型进行覆盖率采样的value是指哪一个val？

类uvm_reg_field的成员value，区别于desire val 和mirror val，成员value为rand属性，而desire val和mirror val是local属性，类uvm_reg在指定cg时只能对非local成员采样，在恰当的时刻，value的值与act的值是一致的

事件触发外部收集模式__参考书本
- 目的：采取自定义cg会更加贴合实际，贴合覆盖率验收标准
- cg的创建：
  - 继承于uvm_subscriber，订阅从其他地方（mon）传来的信息。
  - 发送信息方，mcdf_bus_monitor::uvm_analysis_port。
    - 监听对象：前门访问读写事件。
    - 通过write()发往cg::uvm_analysis_export。
- cg定义
  - 指定各个寄存器感兴趣的域或值范围。
  - 将各个相关的coverpoint进行cross，构成更复杂的场景实现要求
- sample_value()的触发事件。
  - monitor监听到的前门访问读写事件。

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