UVM使用双顶层的用法

在UVM中，我们一般都是使用单顶层的模式。也就是只有一个uvm_test_top顶层，然后下面有env，env下面有agent等。如下图所示：

通过uvm_top.print_topology()函数，可以打印uvm的拓扑结构。比如如下我的一个uvm环境，打印的拓扑结构如下：

如果我有另外一个uvm环境，那么怎么可以简单的，将两个uvm环境给集成到一起，进行整体验证了？

此时，就要用到uvm的双顶层结构。

一、uvm双顶层实现

其实uvm，并没有限定uvm_top下，只能有一个叶子节点，也就是uvm_test，也可以有多个叶子节点，也就是多个uvm_test。只不过，两个字节点的名字，都不能叫做uvm_test_top。

如果两个字节点的名字，是一样的，比如都叫uvm_test_top，那么仿真的时候会报错：

使用2个uvm_test顶层，结构如下：

如上图，有2个uvm_test顶层，一个uvm_test顶层名字叫做uvm_test_top，另外一个uvm_test顶层名字叫做uvm_test_top1。

这样的话，每个uvm_test下面，可以有自己的uvm环境。使用这种方式，就可以很容易的将两个，或者多个uvm环境，给集成到一起。

下面说一下，如何进行集成：

比如有另外一个uvm环境，叫做your uvm，那么首先要将这个uvm环境，封装成一个module的顶层wrapper，这样其他uvm环境使用这个uvm环境的时候，只需要例化这个顶层wrapper到他的环境即可。

如下图所示，将your uvm环境需要的RTL信号，定义在module的端口信号列表中，内部在连接到your uvm环境的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;

下面就是关键的代码了：

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机制，将interface，传递给your uvm环境中，需要使用的interface的component中去。

增加了USER_RUN这个宏，用来判断，your uvm环境，是单独运行，还是要放到其他的uvm环境中运行。

如果是单独运行，那么直接调用run_test函数，即可启动your uvm环境。

如果是放到其他的uvm环境中运行，那么就不能调用run_test，因为在uvm环境中，run_test不能调用2次。此时，需要自己将your uvm环境中的uvm_test，手动创建一个实例，然后给挂到uvm_top下。

关键的代码就在fact.create_component_by_name这行代码。使用factory的创建component实例机制，根据传入的testname，创建一个命名为bfm_test_top的实例，，并指定父节点为uvm_top。这样创建后，在uvm_top下，就会多一个bfm_test_top这个子节点，这样整个uvm环境，就多了一个uvm_test顶层。

为了让bfm_test_top这个uvm_test顶层，能够通过仿真参数，动态的修改需要跑的testcase，增加了+UVM_YOUR_TESTNAME这个仿真参数，来指定。

在顶层，直接将your uvm环境封装的顶层wrapper例化，然后将模块的端口信号连接一下即可。这样就完成了2个UVM环境的集成。

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

当然，在编译的时候，要加入+define+USER_RUN这个宏。

通过uvm_top.print_topology()函数，可以打印此时uvm的拓扑结构：

从打印可以看出，此时UVM环境，有2个uvm test顶层，每个顶层下面有自己的uvm环境。

通过以上的方式，就将2个uvm环境，给集成到了一个uvm环境中，并且可以通过仿真参数，+UVM_TESTNAME和+UVM_YOUR_TESTNAME，分别指定2个UVM环境，仿真需要跑的testcase。

二、双顶层的好处

以上只是一个简单的例子，来说明，在怎么将2个uvm环境给集成到一起，那么双顶层有什么好处了？

我认为，好处是可以增强uvm环境的复用性。在模块级别，搭建uvm环境验证，当模块层次上升，到ip级，那么这个uvm环境依然还是可以用。从ip级到top级，这个uvm环境依然可以使用。

下面举个例子来说明下。比如对于一个IP，分成2个模块A和B。数据流程从A到B。

模块A交由验证甲负责，模块B交由验证乙来负责。

在验证开始，验证甲搭建uvm环境，验证模块A。验证乙搭建uvm验证，验证模块B。

当验证甲和验证乙，分别验证完毕后，此时要进行IP级别的验证，那么此时IP集成的验证，就可以使用上面的双顶层方式，将模块A的uvm验证环境和模块B的uvm验证环境给集成到一起，进行IP级的验证，这样就实现了UVM环境的复用。

当然在这种情况下，需要将模块B验证环境中的uvm_driver给去掉，因为输入是来源于模块A，但是monitor以及scoreboar等都是可以复用的。

当IP验证完毕后，需要集成到top进行验证，那top也可以复用这个IP的uvm验证环境。

所以说，双顶层或者多顶层，能够提高uvm环境的复用性。让顶层验证，变得容易。