UVM初级开发指南

UVM初级开发指南本文完成于13年10月，是自己在做验证过程中的第一个文档。文档中以张强的《UVM1.1应用指南及源代码分析》中的第一章的示例作为模型，简单讲述了UVM1.1d在QuestaSim中的应用，并添加了C语言和SV语言的联合仿真，对初学UVM验证的同学提供实际操作方面的帮助。因为自己的毕业设计需要用到文档中的部分内容，所以直到现在才将其分享出来，希望更多的人能够受益。II写在前面时光荏苒、岁月如梭，转眼已到自己毕业的时间。回首自己将近三年的研究生学习生活，一路坎坎坷坷，幸而得到身边许多良师益友的关怀和指导、帮助和激励，使自己得以勤奋自勉，顺利完成学业。以前自己主要是做单片机、MSP430、STM32，写过LDPC的译码Verilog代码，偶尔做做安卓客户端，玩过新浪的SAE，总体来说做得比较杂，对于验证方面的知识从来没有接触过。之后自己分到的任务是用SystemVerilog做一个CPU模型，用于测试我们的RTL代码。于是自己开始学习SV，在学习SV的过程中钟文枫的《SystemVerilog与功能验证》这本书给自己提供了很大的帮助，自己基本上将里面的代码都敲了一遍，就这样摸索了大约两周吧，摸索到了UVM（UniversalVerificationMethodology）这个陌生的东西，到这里，自己才算是摸到了验证的门沿。同时期间由于北大的需求(要实现两个软件自动执行然后文件夹比较的功能，也是用于验证)，自己学习了批处理语言，给下一步工作打下了基础。然后找到张强的《UVM1.1应用指南及源代码分析》（去年8月张强出了一本《UVM实战-1》的书，可喜可贺，建议阅读该书）开始看啊看，主要看了其中的前两章，总共能看三遍吧，因为后面基本上都是源码的分析，我又用不到理论的东西（其实有空了还是要看一看的，这样出现问题了好排查），因此没有往后看，算是对UVM有个初步的了解，期间各种百度和google，UVM的中文资料还是比较少，最后在EETOP的IC验证板块中找到一些信息，后面自己有什么问题都在上面问。期间，将UVM1.1开发指南中的第一章的工程全部敲下来了并且进行了运行，其中收获颇丰，不仅对Questasim的软件进行了学习并且对UVM的编译和其框架以及其组件之间的关系都有了清晰的了解。同时对DPI接口进行了学习，通过DPI接口能够调用外部的C或者C++函数。这一段时间也差不多是两周吧，可以说这两周是我成长最快的两周，其中得益于张强的UVM1.1源码指南这本书，自己成长很快，同时少走了很多弯路。在做项目期间，自己深深感受到文档和注释的重要性，很多人都不喜欢写注释，不喜欢写文档。心里想着先将代码写完，到时候再补注释和文档，但是最终III代码写完，调试通过之后，就不想写了，代码已经通过还要注释干什么？对于另外一个接手工作的人，注释和文档太重要了。期间自己为了排查RTL里面的错误，因此要读待测代码，结果待测代码里面注释很少，另外文档和代码不同步，导致读代码效率很低，读了两遍还是没有理清思路(这里也有可能是自己能力的问题，呵呵)。因为深受其害，自己对这方面格外重视，我对自己的要求是：一个testbench必须有说明文档，一个case必须有测试功能描述说明，一个工程必须有修改说明，另外代码的注释应不低于70%，关键代码必须有更详细的注释。另外就是要重视计划，按照计划一步一步来，一个工作并不是说越快越好，而是按照进度保证完成质量。尤其是自己在做×××的验证的时候，基本上是现学现卖，很多东西乱成一团糟，最终出来的结果不如人意。究其原因，就是自己太过于追求速度，忽略了前期对基础知识的学习。最后，通过来自各方面的消息以及综合自己找实习的情况，感觉国内的IC验证还是不受重视，还是没有发展起来，只有外资企业在找验证在招数字验证方面的实习，国内本土的企业基本上都还没有动作，这对于这几年学验证的也是一个机遇吧，我相信随着国内IC行业的发展，对验证人员的需求会越来越多。郭乐2015-3-18于西安电子科技大学IV目录第一讲开发环境搭建.........................................................................................1第二讲UVM的helloworld..................................................................................3第三讲编译UVMDPI接口................................................................................6第四讲一个完整的UVMDEMO.....................................................................10第五讲hello_DEMO中的文件关系..................................................................13第六讲hellodemo中模块的连接关系..............................................................16第七讲如何在UVMDemo中调用C代码......................................................191第一讲开发环境搭建在win7上开发UVM，需要用到modelsim或者QuestaSim或者其他的软件（Ncverilog、VCS等）…不过对于初学者modelsim和QuestaSim足够了…鉴于QuestaSim对SystemVerilog语言有更好的支持，我推荐使用QuestaSim。这里涉及QuestaSim的版本问题。目前支持UVM的最低版本貌似是10.0a（其支持UVM1.1），因此推荐用10.0a以上版本的软件…我使用的是10.0c（14年6月更新：最新用的是10.1d-win64位，破解完全没有问题）。安装QuestaSim。QuestaSim安装不是很复杂…按照提示一步一步操作就可以…安装完成后需要做两件事情：1.破解软件，网上教程很多这里不再赘述；2.添加环境变量，需要在计算机-属性-高级系统设置-环境变量中选择PATH变量，然后将安装路径中的win32文件夹目录（我的目录是C:\questa_sim_10.0c\win32）添加进去，保存。另外win732位系统的用户可以将添加一个QUESTA_HOME的环境变量，然后内容写成安装的路径（我的路径是：C:\questa_sim_10.0c）。上面的添加环境变量，最好在用户变量和系统变量都做添加。至此QuestaSim环境安装好了…然后我们需要用到编译uvm库的gcc编译器，名称为：modelsim-gcc-4.2.1-mingw32vc9.zip（如果用win64位软件，请使用264位编译器gcc-4.5.0-mingw64，网上也可以找到），网上一搜一大把，这个编译器可以用于modelsim和QuestaSim，我们将其解压缩到随便一个目录中。然后同QuentaSim安装一样将其文件夹下bin文件夹的目录（我的目录是C:\gcc-4.2.1-mingw32vc9\bin）添加到环境变量PATH。这样编译环境也安装好了在这里，我们运行cmd打开DOS命令行。首先输入：gcc–version查看输入的gcc编译器的版本号。本机输出如下所示：说明gcc编译器安装成功了…接下来我们输入:vlog–version.将会输出当前QuentaSimvlog命令的版本号。本机输出如下图所示：说明QuestaSim也安装好了…至此，UVM开发环境算是搭建好了…但是这个环境是否能用，我们下一节用一个demo验证一下…3第二讲UVM的helloworld这一讲需要我们从网上下载一个UVM的源代码包，目前最新的UVM源码包是1.1d，我用UVM1.1a来说明，下载UVM1.1a源码包后加压缩，在其/root/example/simple/文件夹中能够找到一个helloworld的文件夹。在该文件夹中能够看到好几个后缀为sv的文件，具体文件的内容这里也不讲述，请参考systemverilog相关资料来学习。这里主要讲述如何编译和运行一个uvm的helloworld。1.将这个helloworld文件夹拷贝在一个合适的目录下，我拷贝的目录是：E:\questasim-project\hello_world2.在该文件夹下新建一个txt文件.然后打开文件，将下面的批处理文件拷贝进去，然后保存：vlibworkpausevlog+incdir+C:/questa_sim_10.0c/verilog_src/uvm-1.1/src+incdir+E:/questasim-project/hello_world/-LmtiAvm-LmtiOvm-LmtiUvm-LmtiUPFE:/questasim-project/hello_world/hello_world.svpausevsim-c-sv_libC:/questa_sim_10.0c/verilog_src/uvm-1.1/lib/uvm_dpiwork.hello_worldpause上面批处理的代码的具体意思如下所示：4编译自己的代码vlog+incdir+C:/questa_sim_10.0c/verilog_src/uvm-1.1/src-LmtiAvm-LmtiOvm-LmtiUvm-LmtiUPFE:/questasim-project/hello_world/hello_world.sv编译解释：+incdir+dir：Searchdirectoryforfilesincludedwith`includefilename-Llibname:SearchlibraryfordesignunitsneededwhenmtiAvmmtiOvmmtiUvmmtiUPF的意思目前我也还不清楚仿真代码vsim-c-sv_libC:/questa_sim_10.0c/verilog_src/uvm-1.1/lib/uvm_dpiwork.hello_world-c命令行模式-sv_libshared_objDPIsharedobject,withoutextensionwork.实体名运行仿真3.在写批处理的过程中，有个小问题需要注意到，就是从window系统的路径栏拷贝过来的路径是这样子的：E:\questasim-project\hello_world，但是在批处理中我们需要的路径是这样子的：E:/questasim-project/hello_world，这个一定要注意。5然后将上面的txt文件的后缀改成bat。这样一个批处理的文件就写好了…双击该bat文件…最终到达VSIM1的命令行，这里输入run–a，得到执行结果，本机部分执行结果如下图所示：这里得到了hello_world例子的输出结果。也验证了开发环境能够正常使用。6第三讲编译UVMDPI接口这一讲是独立于前面的知识的。我们在第一讲提到了questasim1.0a只能支持UVM1.1，如何让他支持最新的UVM1.1d？这就是我们这一讲要讲到的问题。具体来说：我们分析第二讲的批处理指令的下面的一条：vsim-c-sv_libC:/questa_sim_10.0c/verilog_src/uvm-1.1/lib/uvm_dpiwork.hello_world在C:\questa_sim_10.0c\verilog_src\uvm-1.1\lib这个路径下的uvm_dpi是个什么东西？我们打开这个路径，发现这个是一个uvm_dpi.dll的动态链接库文件。这里的动态链接库文件是UVM的DPI接口，通过DPI可以调用C/C++语言，