SystemVerilog | UVM | 使用Objection管理仿真结束

今天来聊一聊所谓的Objection机制。

Objection是UVM框架中用来同步不同组件的相同phase，以及决定当前测试用例什么时候结束(end-of-test)的机制，这也是用户在拿到UVM之后最直白的使用场景。本篇文章除了介绍Objection的工作原理和常规使用方式，还会介绍Objection的一些非常规用法。

01 、Objection工作原理

为什么把同步phase或者说管理仿真结束的机制叫做Objection?这是个没有多少实际意义的问题，不过理清楚之后，也许你再也不会忘了Objection机制的用途。

按照UVM reference的介绍：“Objections provide a facility for coordinating status information between two or more participating components, objects, and even module-based IP. ” 这个描述还是比较抽象，说Objection用于协调多个对象之间的状态信息，不过可以简单理解成就是“同步”。

本系列前面的文章【深入Phase机制，看懂Phase机制实现原理】介绍到，基于UVM的仿真程序执行严格按照Phase来执行，而每一级phase都按照UVM定义的状态机做跳转，其中有一个状态比较特殊，叫UVM_PHASE_READ_TO_END。这个IC修真院里给大家详细说明过。

这个状态的特点是：只有当同级phase的所有objection都被撤销(drop)之后(通过计数器实现)，才会进入该状态;进入该状态之后，会遍历执行验证组件中定义的phase_ready_to_end回调函数，待执行完成之后且没有objection被置起(raise)，才会跳转到下一个状态UVM_PHASE_ENDED。

按照这个逻辑，以耗时(time-consuming)phase为例，这里忽略pre_*和post_*的phase，可以得到下面这个执行流图。图中从左往右表示执行的先后顺序，可以看到，相同phase都是在同一时刻开始往后执行，也就实现了“同步”。

最后怎么去理解“Objection”这个词?可以这么说，仿真执行过程中，仿真程序会不停地问：“我要进入下一个phase了，还有谁有意见?”，那些还没有执行完的phase线程就会大喊：“我反对我反对!”，于是仿真程序就等在那了，最终只有等到所有人都执行完了，才得以退出当前phase。Objection也符合“a feeling or expression of disapproval”的释义了。
02 Objection常规用法
Objection的常规用法很简单，在很多文章中都会提到，即raise_objection()，drop_objection() 和 set_drain_time()。这三件套是我们应用Objection机制时最常用到的方法。

Objection计数器在每次调用raise_objection()和drop_objection()会进行增减。在实际应用中，不建议在很多组件的耗时phase中都去raise-drop objection，两个原因：一个是objection的控制会比较分散，不便于objection的管理;另一个是反复的调用会使得仿真效率比较低。可以考虑在测试用例顶层和sequence中进行objection的控制。示例代码如下：

以上是UVM 1.1对objection的用法。到了UVM 1.2，弃用了uvm_sequence_base:: starting_phase这个变量，改用set_starting_phase和get_starting_phase两个方法;弃用了raise_objection和drop_objection两个方法，改用uvm_sequence_base:: set_automatic_phase_objection。这些改进的目的是优化objection的使用体验，UVM library帮你多省掉了一些代码和出错的机会。示例代码如下：

set_drain_time()方法的使用场景是在objection都撤销了之后，往后延长仿真结束的时间。这么做的目的是让DUT有多余的时间去完成动作，使其完整响应我们输入的测试激励。

除了set_drain_time()方法可以解决这个问题，我们还可以在撤销objection之前去做一些有意义的条件判断，也可以在test的phase_ready_to_end回调函数中去实现一些检查逻辑。不过还是set_drain_time()用的多。

03 Objection非常规用法

非常规用法指的是平时不怎么用得到的使用场景，但这些使用方法在有些场景下会有用，比如调试。

追踪Objection状态用的命令行参数+UVM_OBJECTION_TRACE。当仿真命令加上该参数，就可以在仿真日志中看到谁谁谁置起了objection，谁谁谁撤销了objection，以及objection计数器的数值等等。

另外我们可以通过phase.get_objection()拿到负责同步当前phase的objection句柄，之后就可以调用该句柄有的一些方法。比如get_drain_time()方法可以返回当前objection对象的排空时间(drain time);clear()方法可以直接清零当前objection对象的计数器，且释放对当前phase的同步;display_objections()方法可以打印该objection对象的具体信息等。

最后一点建议，验证环境的开发应尽量轻量、自然、易于维护，少用一些不为人知的特性或功能。

参考资料

1. Accellera Systems Initiative. “Universal Verification Methodology (UVM) 1.2 Class Reference” (2014).