SystemVerilog 验证-测试平台编写指南学习笔记（4）：SystemVerlog 面向对象编程OOP

1 为什么 SystemVerilog 需要面向对象编程？

Verilog 语言没有结构（struct），只有位和数组，而且数组是静态的，需要修改数组大小需要修改源代码并重新编译。 面向对象（OOP）编程：

• 能够创建复杂的数据类型，并将它们和程序紧密结合。
• 能够在更高层次建立测试平台和系统级建模，更加高效。
• 测试平台与设计细节分开，更加可靠易于维护，可重用。

传统的测试平台强调要做的操作，类似C语言，执行一个操作流，比如创建事务、发送、接收、检查结果、产生报告。 OOP中，考虑测试平台的结构和功能，每一个部分作为一类，或者说若干块（block）。如发生器（generator）、驱动器（driver）、监视器（monitor）、记分板（scoreboard）。他们各自实现自己的功能，即OOP中的方法。

2 OOP术语以及与 Verilog-2001 大致对应关系？

1. 类（class）：包含变量和子程序的基本构建块。Verilog 对应模块。
2. 对象（object）：类的一个实例。Verilog 中模块的实例。
3. 句柄（handle）：指向对象的指针。Verilog 中实例名引用信号与方法。
4. 属性（property）：存储数据的变量。Verilog 寄存器 或 线网。
5. 方法（method）：任务或函数中操作变量的程序性代码。Verilog 除 initial 和 always 块之外，还有task 和 function。
6. 原型（prototype）：程序的头包含程序名、返回类型和参数列表。程序体则包含执行代码。

3 SystemVerilog OOP 中的类 class 3.1 怎么定义类？

类封装了数据和操作这些数据的子程序。

class Transaction;
    bit [31:0] addr,crc,data[8]; // 数据 
    function void display;  // 操作数据的子程序：输出数据包地址  
        $display ("Transaction:th",addr);
    endfunction : display
    function void calc_crc; // 操作数据的子程序：计算循环冗余校验码（CRC：cyclic redundancy check） 
        crc=addr ^ data .xor;
    endfunction:calc_crc
endclass: Transaction  // 类的标记label : Transaction

3.2 在哪里定义类？

SystemVerilog 可以把类定义在 program、module、package 中，或者在这些块之外的任何地方。 类可以在program 或 module 中使用。

3.3 怎么创建对象？

Verilog 与 OOP 例化的区别：Verilog 模块在代码被编译时例化，而一个 SystemVerilog 类在运行测试平台需要的时候才被创建。

Transaction tr; // 声明一个句柄
tr = new(); // 为一个Transaction对象tr分配空间  

注意new()创建一个对象，而new[]建立一个含有多个元素的数组。

构造函数除了分配内存外，还初始化变量。默认情况下，二值变量初始化为0，四值变量初始化为X。 所以可以在类的定义中重写构造函数来自定义初始化。

function new（bit [31:0] a = 3, d = 5）
    addr = a;
    foreach (data[i]) 
        data[i] = d;
endfunction

4 怎么使用类建立一个测试平台？

图中的 Generator、Agent、Driver、Monitor、Checker、Scoreboard 都是类。被建模成事务处理器（transactor）。在Environment类内部例化。 Tset在最高层，即处在例化Environment类的程序中。 功能覆盖（Functional Covarage）的定义可以在Environment类的内部或外部。

4.1 事务处理器的结构？

事务处理器由一个简单的循环构成，这个循环从前面的块接收事务对象，经过变换后送给后续块。 有一些块，如generator，没有上游块，改事务处理器就创建和随机复制每一个事务。 其他对象，如Driver接收到一个书屋然后将其作为信号发送到DUT。

基本的事务类：

class Transactor; //  通用类  
    Transaction tr;

    task run;
        forever begin
        // 从上游模块获取事务
        ...
        // 做一些处理 
        ...
        // 发送到下游模块
        ...

        end 
    endtask
endclass