UVM使用雙頂層的用法

在UVM中，我們一般都是使用單頂層的模式。也就是隻有一個uvm_test_top頂層，然後下面有env，env下面有agent等。如下圖所示：

通過uvm_top.print_topology()函數，可以打印uvm的拓撲結構。比如如下我的一個uvm環境，打印的拓撲結構如下：

如果我有另外一個uvm環境，那麼怎麼可以簡單的，將兩個uvm環境給集成到一起，進行整體驗證了？

此時，就要用到uvm的雙頂層結構。

一、uvm雙頂層實現

其實uvm，並沒有限定uvm_top下，只能有一個葉子節點，也就是uvm_test，也可以有多個葉子節點，也就是多個uvm_test。只不過，兩個字節點的名字，都不能叫做uvm_test_top。

如果兩個字節點的名字，是一樣的，比如都叫uvm_test_top，那麼仿真的時候會報錯：

使用2個uvm_test頂層，結構如下：

如上圖，有2個uvm_test頂層，一個uvm_test頂層名字叫做uvm_test_top，另外一個uvm_test頂層名字叫做uvm_test_top1。

這樣的話，每個uvm_test下面，可以有自己的uvm環境。使用這種方式，就可以很容易的將兩個，或者多個uvm環境，給集成到一起。

下面說一下，如何進行集成：

比如有另外一個uvm環境，叫做your uvm，那麼首先要將這個uvm環境，封裝成一個module的頂層wrapper，這樣其他uvm環境使用這個uvm環境的時候，只需要例化這個頂層wrapper到他的環境即可。

如下圖所示，將your uvm環境需要的RTL信號，定義在module的端口信號列表中，內部在連接到your uvm環境的interface中。

module test_bfm_top(clk,rstn,opcode);
    input clk;
    input rstn;
    input [8:0] opcode;
     
    test_bfm_if test_bfm_intf();
    assign test_bfm_intf.clk = clk;
    assign test_bfm_intf.rstn = rstn;
    assign test_bfm_intf.opcode = opcode;

下面就是關鍵的代碼了：

initial begin
    uvm_config_db#(virtual test_bfm_if)::set(uvm_root::get(),"*","test_bfm_vif",test_bfm_intf);
    `ifndef USER_RUN
        run_test("test_bfm_base_test");
    `else
        begin
            string testname = "test_bfm_base_test";
            `ifdef UVM_1_1
                uvm_factory fact = uvm_factory::get();
            `else
                uvm_coreservice_t coreservice = uvm_coreservice_t::get();
                uvm_factory fact = coreservice.get_factory();
            `endif
            if($value$plusargs("+UVM_YOUR_TESTNAME",testname))
                $display("found your testname: %s" testname);
            else
                $display("use default testname:test_bfm_base_teset");
            fact.create_component_by_name(testname,"","bfm_test_top",uvm_top);                                                                            
            $display("init_test_bfm_teset:Root has %d children",uvm_top.get_num_children());
        end
    `endif
end

首先使用uvm_config_db機制，將interface，傳遞給your uvm環境中，需要使用的interface的component中去。

增加了USER_RUN這個宏，用來判斷，your uvm環境，是單獨運行，還是要放到其他的uvm環境中運行。

如果是單獨運行，那麼直接調用run_test函數，即可啓動your uvm環境。

如果是放到其他的uvm環境中運行，那麼就不能調用run_test，因爲在uvm環境中，run_test不能調用2次。此時，需要自己將your uvm環境中的uvm_test，手動創建一個實例，然後給掛到uvm_top下。

關鍵的代碼就在fact.create_component_by_name這行代碼。使用factory的創建component實例機制，根據傳入的testname，創建一個命名爲bfm_test_top的實例，，並指定父節點爲uvm_top。這樣創建後，在uvm_top下，就會多一個bfm_test_top這個子節點，這樣整個uvm環境，就多了一個uvm_test頂層。

爲了讓bfm_test_top這個uvm_test頂層，能夠通過仿真參數，動態的修改需要跑的testcase，增加了+UVM_YOUR_TESTNAME這個仿真參數，來指定。

在頂層，直接將your uvm環境封裝的頂層wrapper例化，然後將模塊的端口信號連接一下即可。這樣就完成了2個UVM環境的集成。

module tb_top();
    reg clk;
    reg rstn;
    hw_wrapper u_hw_wrapper(
        .clk(clk),
        .rstn(rstn)
    );
    initial begin
        clk = 1'b0;
        forever #10 clk = ~clk;
    end
    initial begin
        rstn = 1'n0;
        repeat(100) @(posedge clk);
        rstn = 1'b1;
    end
    // my uvm test
    initial begin
        uvm_config_db#(virtual sync_if)::set(uvm_root::get(),
                                             "*",
                                             "sync_intf",
            tb_top.u_hw_wrapper.sync_intf);
    end
    // your uvm test
    wire [8:0] opcode = u_hw_wrapper.opcode;
    test_bfm_top u_test_bfm_top(clk,rstn,opcode);
endmodule

當然，在編譯的時候，要加入+define+USER_RUN這個宏。

通過uvm_top.print_topology()函數，可以打印此時uvm的拓撲結構：

從打印可以看出，此時UVM環境，有2個uvm test頂層，每個頂層下面有自己的uvm環境。

通過以上的方式，就將2個uvm環境，給集成到了一個uvm環境中，並且可以通過仿真參數，+UVM_TESTNAME和+UVM_YOUR_TESTNAME，分別指定2個UVM環境，仿真需要跑的testcase。

二、雙頂層的好處

以上只是一個簡單的例子，來說明，在怎麼將2個uvm環境給集成到一起，那麼雙頂層有什麼好處了？

我認爲，好處是可以增強uvm環境的複用性。在模塊級別，搭建uvm環境驗證，當模塊層次上升，到ip級，那麼這個uvm環境依然還是可以用。從ip級到top級，這個uvm環境依然可以使用。

下面舉個例子來說明下。比如對於一個IP，分成2個模塊A和B。數據流程從A到B。

模塊A交由驗證甲負責，模塊B交由驗證乙來負責。

在驗證開始，驗證甲搭建uvm環境，驗證模塊A。驗證乙搭建uvm驗證，驗證模塊B。

當驗證甲和驗證乙，分別驗證完畢後，此時要進行IP級別的驗證，那麼此時IP集成的驗證，就可以使用上面的雙頂層方式，將模塊A的uvm驗證環境和模塊B的uvm驗證環境給集成到一起，進行IP級的驗證，這樣就實現了UVM環境的複用。

當然在這種情況下，需要將模塊B驗證環境中的uvm_driver給去掉，因爲輸入是來源於模塊A，但是monitor以及scoreboar等都是可以複用的。

當IP驗證完畢後，需要集成到top進行驗證，那top也可以複用這個IP的uvm驗證環境。

所以說，雙頂層或者多頂層，能夠提高uvm環境的複用性。讓頂層驗證，變得容易。