MCDF实验3：群鸦的盛宴（从verilog到SV的入门lab3）

前言：在实验3添加了随机约束来随机化产生的数据，使用了信箱来完成类之间的通信，添加了monitor、checker让验证的组件越来越完整。

种一棵树最好的时间是十年前，其次是现在。不是吗？

实验3需要用到随机化、信箱、类的多态这几个主要知识，大家可以先去学习哦！

• 在验证中习惯把各个验证文件独立放置，在这次实验把package的内容和tb内容分成两个文件，仿真编译先编译package，再编译tb文件。
• 对实验2generator和initiator中数据生成和数据的传输做了升级。
• 添加了验证的新组件monitor和checker。

源代码

将package和tb文件分开成两个文件。

1. package

在package包括了 chnl_trans、chnl_initiator、chnl_generator、chnl_monitor、chnl_checker和chnl_root_test。

  package chnl_pkg3;

  // static variables shared by resources
  semaphore run_stop_flags = new();

1.1 chnl_trans

chnl_trans在实验2用来存放数据，内部结构很简单。在实验3给他添加了随机约束，让产生的数据更复杂。
添加了控制数据传输间隔的变量，声明为了随机变量，trans中的数据从一个数据变成了多个数据。

function new：

1.11 trans中数据的随机化

变量声明前加rand，在constraint中添加约束。
新添加了pkt_nidles，代表数据包之间的间隔。假设一共有5批货，每批货100件，1件与1件的间隔是data_nidles，当发完第一批货的100件，与第二批货之间的间隔是pkt_nidles。
通过foreach遍历的方法，随机产生数据。简单的分析下产生的数据：ch_id左移了24位，pkt_id左移了8位，剩下的八位留给了变量i。假设有三个发送数据的端口，把3个ch_id赋值为00、01、02，这样传出的数据来自于哪个端口就一目了然。

  class chnl_trans;
    rand bit[31:0] data[];//rand随机
    rand int ch_id;
    rand int pkt_id;//数据包的id
    rand int data_nidles;//单个数据之间的间隔
    rand int pkt_nidles;//数据包之间的间隔
    bit rsp;
    local static int obj_id = 0; //local只能在本类中使用的变量obj_id
    
    constraint cstr{
   
    //约束内容
      soft data.size inside {
   
   [4:8]};//数据是4到8位
      foreach(data[i]) data[i] == 'hC000_0000 + (this.ch_id<<24) + (this.pkt_id<<8) + i;
      soft ch_id == 0; //soft软约束
      soft pkt_id == 0;
      data_nidles inside {
   
   [0:2]};
      pkt_nidles inside {
   
   [1:10]};
    };

1.12 function new

每例化一次trans，让obj_id加1，用来统计总共例化了多少次。

    function new(); 	//new 函数，每例化一次trans，obj_id++
      this.obj_id++;
    endfunction

1.13 function clone

让trans具有克隆的功能，创建了句柄c。并例化，把上边的所有变量全部复制给句柄c指向的对象。最后返回值为句柄c。

    function chnl_trans clone();
      chnl_trans c = new();
      c.data = this.data;
      c.ch_id = this.ch_id;
      c.pkt_id = this.pkt_id;
      c.data_nidles = this.data_nidles;
      c.pkt_nidles = this.pkt_nidles;
      c.rsp = this.rsp;
      return c;
    endfunction

1.14 function sprint

一个用来打印的function。

    function string sprint();
      string s;
      s = {
   
   s, $sformatf("=======================================\n")};
      s = {
   
   s, $sformatf("chnl_trans object content is as below: \n")};
      s = {
   
   s, $sformatf("obj_id = %0d: \n", this.obj_id)};
      foreach(data[i]) s = {
   
   s, $sformatf("data[%0d] = %8x \n", i, this.data[i])};
      s = {
   
   s, $sformatf("ch_id = %0d: \n", this.ch_id)};
      s = {
   
   s, $sformatf("pkt_id = %0d: \n", this.pkt_id)};
      s = {
   
   s, $sformatf("data_nidles = %0d: \n", this.data_nidles)};
      s = {
   
   s, $sformatf("pkt_nidles = %0d: \n", this.pkt_nidles)};
      s = {
   
   s, $sformatf("rsp = %0d: \n", this.rsp)};
      s = {
   
   s, $sformatf("=======================================\n")};
      return s;
    endfunction
  endclass: chnl_trans

1.2 chnl_initiator

与之前的实验相比，init的功能主要还是chnl_write，不过是从信箱中获取数据，并且会告诉信箱，它有没有把数据消化完毕。

• 声明了两个mail_box，但是并没有例化mail_box。但在test文件中，把gen中的信箱赋值给了initiator的信箱。
• init会get信箱中的数据，并把数据使用chnl_write写入总线，并给信箱放入rsq，反馈信息给gen。
• 新添加了task tun，其中的function new、set_interface和task chnl_write、chnl_idle与实验2相同。

  class chnl_initiator;
    local string name;
    local virtual chnl_intf intf;//接口
    mailbox #(chnl_trans) req_mb; //信箱req 和 rsp
    mailbox #(chnl_trans) rsp_mb;
  
    function new(string name = "chnl_initiator");
      this.name = name;
    endfunction
  
    function void set_interface(virtual chnl_intf intf);
      if(intf == null)
        $error("interface handle is NULL, please check if target interface has been intantiated");
      else
        this.intf = intf;
    endfunction

1.21 task run

当调用run时，会执行dirve这个任务。

第一行调用类chnl_trans，生成了两个句柄req、rsp。当上升沿来临。开始死循环，不断从信箱中取数据req_mb.get(req)，假如信箱中放入了req，执行chnl_write(req)。并把req的值克隆给句柄rsp，并把其中的rsp改为1。

    task run();
      this.drive();
    endtask

    task drive();
      chnl_trans req, rsp;
      @(posedge intf.rstn);
      forever begin//死循环，不断要求从mb中取数据。
        this.req_mb.get(req);//initiator从信箱中取出gen放的数据req，此时mb里边就没有东西了
        this.chnl_write(req);//通过chnl_write把req中的data，写入interface中
        rsp = req.clone();//使用克隆
        rsp.rsp = 1;//trans类中定义了bit型的rsp，默认初始值为0，此时改变变量rsp的值
        this.rsp_mb.put(rsp);//把此时的rsp再传入gen，类似于给gen一个反馈，告诉gen自己已经消化完毕。
      end
    endtask

1.22 task chnl_write 、chnl_idle

    task chnl_write(input chnl_trans t);
      foreach(t.data[i]) begin
        @(posedge intf.clk);
        intf.drv_ck.ch_valid <= 1;
        intf.drv_ck.ch_data <= t.data[i];
        @(negedge intf.clk);
        wait(intf.ch_ready === 'b1);
        $display("%0t channel initiator [%s] sent data %x", $time, name, t.data[i]);
        repeat(t.data_nidles) chnl_idle();
      end
      repeat(t.pkt_nidles) chnl_idle();
    endtask
    
    task chnl_idle();
      @(posedge intf.clk);
      intf.drv_ck.ch_valid <= 0;
      intf.drv_ck.ch_data <= 0;
    endtask
  endclass: chnl_initiator

1.3 chnl_generator

• 类gen用来生成数据，并把产生数据放入信箱传递给init，再从init的信箱中获得init的反馈。
• 在generator中也在变量前加了rand，在约束条件中生成的全是负数。如果没有外界使这些数变为正数，那么断言失败。

  class chnl_generator;
    rand int pkt_id = -1;
    rand int ch_id = -1;
    rand int data_nidles = -1;
    rand int pkt_nidles = -1;
    rand int data_size = -1;
    rand int ntrans = 10;

    mailbox #(chnl_trans) req_mb;//两个信箱
    mailbox #(chnl_trans) rsp_mb;

    constraint cstr{
   
   
      soft ch_id == -1;
      soft pkt_id ==