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前言

以下是关于 UVM 中 uvm_monitor 的详细解释、核心功能、适用场景、使用方法以及一个完整的代码示例：

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1. 定义

uvm_monitor 是 UVM（Universal Verification Methodology）中的一个重要组件类，用于监控 DUT（Design Under Test）的接口行为。它负责采集 DUT 的信号活动并将其转换为高层次的事务（transaction），然后将这些事务发送给其他组件（如 uvm_scoreboard 或 uvm_subscriber）进行分析和检查。

uvm_monitor 的主要特点：

• 被动组件，不驱动信号，仅监控信号。
• 将信号活动转换为事务。
• 是 UVM 测试平台中用于数据采集和分析的关键组件。

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2. 核心功能

uvm_monitor 提供了以下核心功能：

• 信号监控：监控 DUT 的接口信号，捕捉信号变化。
• 事务转换：将捕捉到的信号转换为高层次的事务。
• 数据广播：通过 Analysis Port（uvm_analysis_port）将事务广播给其他组件（如 uvm_scoreboard）。
• 协议检查：在监控过程中检查协议是否符合预期。

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3. 适用场景

uvm_monitor 通常用于以下场景：

• 接口监控：监控 DUT 的输入或输出接口（如 AXI、APB、SPI 等）。
• 协议检查：检查接口信号是否符合协议规范。
• 数据采集：采集 DUT 的行为数据，用于功能覆盖率和性能分析。
• 事务广播：将采集到的事务发送给其他组件进行进一步处理。

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4. 使用方法

使用 uvm_monitor 的步骤如下：

1. 定义类：从 uvm_monitor 派生一个类，并定义其属性和方法。
2. 实现监控逻辑：在 run_phase 中实现信号监控和事务转换逻辑。
3. 广播事务：通过 uvm_analysis_port 将事务广播给其他组件。
4. 连接组件：在测试平台中将 uvm_monitor 与其他组件（如 uvm_scoreboard）连接。

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5. 完整代码示例

以下是一个完整的代码示例，展示如何使用 uvm_monitor 监控 DUT 的接口行为。

5.1 事务类定义

// 定义一个从 uvm_sequence_item 派生的事务类
class my_transaction extends uvm_sequence_item;bit [7:0] data;bit [3:0] addr;bit       valid;// 注册类到 UVM 工厂`uvm_object_utils(my_transaction)// 构造函数function new(string name = "my_transaction");super.new(name);endfunction// 实现 print 方法virtual function void do_print(uvm_printer printer);printer.print_field("data",  this.data,  8);printer.print_field("addr",  this.addr,  4);printer.print_field("valid", this.valid, 1);endfunctionendclass

5.2 Monitor 类定义

// 定义一个从 uvm_monitor 派生的监控类
class my_monitor extends uvm_monitor;// 定义 analysis portuvm_analysis_port #(my_transaction) ap;// 虚拟接口（用于访问 DUT 信号）virtual my_interface vif;// 注册类到 UVM 工厂`uvm_component_utils(my_monitor)// 构造函数function new(string name, uvm_component parent);super.new(name, parent);ap = new("ap", this);endfunction// 实现 run_phasevirtual task run_phase(uvm_phase phase);forever beginmy_transaction tx;// 等待信号有效@(posedge vif.clock iff vif.valid);// 创建事务对象tx = my_transaction::type_id::create("tx");// 捕捉信号并转换为事务tx.data  = vif.data;tx.addr  = vif.addr;tx.valid = vif.valid;// 打印事务`uvm_info("MONITOR", $sformatf("Captured transaction: data=0x%0h, addr=0x%0h, valid=%b", tx.data, tx.addr, tx.valid), UVM_LOW)// 通过 analysis port 广播事务ap.write(tx);endendtaskendclass

5.3 Scoreboard 类定义

// 定义一个从 uvm_scoreboard 派生的记分板类
class my_scoreboard extends uvm_scoreboard;// 注册类到 UVM 工厂`uvm_component_utils(my_scoreboard)// 构造函数function new(string name, uvm_component parent);super.new(name, parent);endfunction// 实现 write 方法（用于接收事务）virtual function void write(my_transaction tx);`uvm_info("SCOREBOARD", $sformatf("Received transaction: data=0x%0h, addr=0x%0h, valid=%b", tx.data, tx.addr, tx.valid), UVM_LOW)// 在这里添加事务检查逻辑endfunctionendclass

5.4 测试平台

// 测试平台
module testbench;initial begin// 创建 env 类class my_env extends uvm_env;my_monitor    monitor;my_scoreboard scoreboard;// 注册类到 UVM 工厂`uvm_component_utils(my_env)// 构造函数function new(string name, uvm_component parent);super.new(name, parent);endfunction// 构建组件virtual function void build_phase(uvm_phase phase);monitor    = my_monitor::type_id::create("monitor", this);scoreboard = my_scoreboard::type_id::create("scoreboard", this);endfunction// 连接组件virtual function void connect_phase(uvm_phase phase);monitor.ap.connect(scoreboard.write);endfunctionendclass// 创建测试类class my_test extends uvm_test;my_env env;// 注册类到 UVM 工厂`uvm_component_utils(my_test)// 构造函数function new(string name, uvm_component parent);super.new(name, parent);endfunction// 构建组件virtual function void build_phase(uvm_phase phase);env = my_env::type_id::create("env", this);endfunction// 运行测试virtual task run_phase(uvm_phase phase);phase.raise_objection(this);#100; // 模拟测试运行时间phase.drop_objection(this);endtaskendclass// 启动测试initial beginrun_test("my_test");endend
endmodule

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6. 代码说明

• 事务类：my_transaction 定义了事务的属性和方法。
• Monitor 类：my_monitor 从 uvm_monitor 派生，实现了信号监控和事务转换逻辑，并通过 uvm_analysis_port 广播事务。
• Scoreboard 类：my_scoreboard 用于接收事务并进行检查。
• 测试平台：my_env 和 my_test 类用于构建和运行测试环境。

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7. 总结

uvm_monitor 是 UVM 中用于监控 DUT 接口行为的关键组件。它负责采集信号并将其转换为事务，然后将事务广播给其他组件进行分析和检查。以上示例展示了如何定义和使用 uvm_monitor，适用于实际的验证场景。