system Verilog---interface

接口
接口(interface）的特点： 

接口提供了一种新型的面向抽象级建模的方式。
接口的使用可以简化建模和验证大型复杂的设计。
使用Verilog的模块端口与SV的接口之间的比较
要集成一个子系统，包括处理器单元、存储单元、测试单元的连接等

Verilog的方式
按照以下步骤进行：

逐一对每一个子模块进行端口声明。
在上层环境，需要声明非常多的线网用来在各个模块之间进行连接。
Verilog方式的缺点：

对于标准的总线端口也不得不在多个模块重复声明。
相应的通信协议也不得不在多个模块中重复定义。
在不同模块之间的连接可能会出现不匹配的信号声明和连接。
一个设计发生了变化，可能会影响多个模块的端口声明和连接。
Verilog代码：

 

        可以看到需要声明许多对应的线网，利用这些线网与目标模块进行连接。而且还需要连接其余四个模块。

        将这种场景扩展到数十甚至上百个模块，在系统层集成，可以看到顶层集成的工作量相当可观。 

SV方式 
        SV添加了新的抽象端口类型interface。
        interface允许多个信号被整合到一起用来表示一个单一的抽象端口。

 

 使用SV接口更新的代码：

        可以看到多个模块可以使用同一个interface，继而避免分散的多个端口信号连接。继而简化了连接，降低了端口连接不匹配的风险。

 

和之前Verilog代码做对比：

        可以看到SV代码 ，集成部分得到了极大的简化。这是因为，把处理单元的数据总线、信号，在接口类型main_bus中，而处理器端口的声明也得到了简化。以至于在顶层连接时，可以通过接口的例化与处理器接口类型端口进行连接，简化了集成的过程。同时也让后期接口信号的维护变得更加方便。

接口特点：

接口不仅可以包含变量或者线网,还可以封装模块之间通信的协议。（不管变量还是函数都可以置于其中）
此外接口中还可以嵌入与协议有关的断言检查、功能覆盖率收集等模块。
接口与模块的定义有许多相似之处 ：

接口的定义同模块定义类似。
接口也可以有端口，例如外部接入的时钟或者复位信号。
接口内部可以声明所有的变量或者线网类型。
 
 接口和模块的区别：

接口不同于模块的地方在于，接口不允许包含设计层次，即接口无法例化模块,但是接口可以例化接口。
可以在接口声明modport来约束不同模块连接时的信号方向。
问题：为什么接口中的变量或者线网类型没有声明方向？

        在与多个模块连接时，可以会被用作驱动或者负载，即用作不同的连接方向

 接口的例化

 接口的例化
 接口的例化方式同模块例化一致。
模块的端口如果声明为input、output或者inout，那么在例化时可以不连接。
模块的端口如果声明为interface，那么在例化时则必须连接到一个接口实例,或者另外一个接口端口。
 索引接口中的信号
        如果一个模块拥有一个接口类型端口，那么要索引该接口中的信号，需要通过以下方式进行:

 

<接口名>.<接口内部信号名>
always @(posedge bus.clock, negedge bus.resetN)
...
·slave模块的多个端口，都被整合到main_bus中，在slave模块内部定义时，可以通过接口类型的端口bus去访问内部信号。这使得以往Verilog的端口声明代码得到了极大的简化，同时加强关联端口的内聚性。

modport
         接口中的变量或者线网信号，对于连接到该接口的不同模块则可能具备着不同的连接方向。

        接口引入了modport来作为moduleport的缩写，表示不同的模块看到同一组信号时的视角（连接方向)。

        在接口中声明modport，需要指明modport中各个信号的方向。

示例： 

chip_bus中的各个信号如ready、data没有方向 
两个单元模块slave和master中的连接又不相同
可以进一步声明modport master和modport slave。
保证接口内的信号，在连接不同模块时，通过与modport 对接，来避免方向接错的意外。

 当一个模块在例化时，可以选择连接到interface端口中具体的某一个modport。 

        这种方式可以降低方向连接错误的可能，进而避免信号多驱动的情况。

 验证中的应用
 利用接口，也可以将测试平台同DUT连接在一起。

测试模块：testbench
待测设计模块： arbiter
测试模块通过接口像待测设计发送激励信号，通过接口监测待测设计的输出信号

 

接口的总结 
 接口提高了建模级别，接口对于设计复用非常有利。
接口减少了模块之间错误连接的可能性。
如果要添加新的信号，只需要在接口中声明，而不必在模块中声明。
由于接口将有关信号都集合在一起，因此在使用这些信号时需要添加接口实例名。
一种接口往往会将有关的信号集合在一起，对于拥有多组不相关信号的设计而言，它需要有多个接口才能完成与其它模块的连接。