1.6 学习测试用例（Test）分为几步？

前言

之前在学习UVM时，测试用例是整个验证流程的起点，它负责控制整个测试的执行过程。
比如把测试用例比作一个导演，它负责指挥整个测试的演员（各个验证组件）按照剧本（测试流程）来表演。
接下来，使用测试用例需要按照一定的步骤来进行，比如创建测试类、实例化环境、启动测试序列等。
比如为什么要用uvm_component_utils宏，为什么要用build_phase和main_phase这些phase。

一、什么是UVM中的测试用例（Test）？

在UVM（Universal Verification Methodology）中，测试用例（Test）是用于验证设计单元（DUT）功能的顶层类。它继承自uvm_test，定义了测试的执行流程，包括初始化环境、启动测试序列、监视测试进度以及清理工作。

二、如何理解UVM中的测试用例？

1. 组织测试流程：测试用例提供了一个框架，用于组织测试的执行流程，包括初始化、测试执行和结果分析等步骤。
2. 管理测试组件：测试用例可以实例化和配置UVM环境中的各个组件，如agent、driver、monitor、scoreboard等。
3. 启动测试序列：测试用例可以启动测试序列，生成激励信号，驱动DUT进行测试。
4. 结果分析与报告：测试用例可以收集和报告测试结果，包括测试通过与否、覆盖率信息等。

三、如何使用UVM中的测试用例？

使用UVM中的测试用例需要以下几步：

1. 创建测试用例类：创建一个继承自uvm_test的类，并在其中定义所需的组件和方法。
2. 实例化环境：在build_phase中实例化UVM环境。
3. 启动测试序列：在main_phase中启动测试序列。
4. 结果分析与报告：在report_phase中分析测试结果并报告。

具体操作步骤：
以下是使用UVM测试用例的详细步骤：

1. 步骤1：创建测试用例类
   • 继承自uvm_test基类。
   • 使用uvm_component_utils宏注册到UVM工厂。
2. 步骤2：构建测试环境
   • 在build_phase中创建并配置测试环境（Environment）。
   • 通过uvm_config_db设置环境参数（如接口、配置对象等）。
3. 步骤3：创建测试序列
   • 定义测试序列类，继承自uvm_sequence。
   • 在序列的body任务中实现具体的测试场景。
4. 步骤4：启动测试序列
   • 在测试用例的run_phase中创建并启动测试序列。
   • 使用raise_objection和drop_objection控制仿真结束。
5. 步骤5：顶层调用
   • 在顶层Testbench中通过run_test启动测试用例。
   • 使用uvm_config_db指定默认测试用例。

四、实操代码示例

以下是一个完整的UVM测试用例示例，验证一个简单的加法器（Adder）功能。

4.1代码结构

• 测试用例类：adder_test
• 测试环境类：adder_env
• 测试序列类：adder_sequence
• 顶层Testbench：启动测试用例

4.2 代码实现

4.2.1 a. 测试用例类的定义和实现

class adder_test extends uvm_test;
    `uvm_component_utils(adder_test)  // 注册到UVM工厂

    adder_env env;  // 测试环境实例

    function new(string name, uvm_component parent);
        super.new(name, parent);
    endfunction

    virtual function void build_phase(uvm_phase phase);
        super.build_phase(phase);
        env = adder_env::type_id::create("env", this);  // 创建测试环境
    endfunction

    virtual task run_phase(uvm_phase phase);
        adder_sequence seq = adder_sequence::type_id::create("seq");  // 创建测试序列
        phase.raise_objection(this);  // 阻止仿真结束
        seq.start(env.agent.sequencer);  // 启动序列
        phase.drop_objection(this);  // 允许仿真结束
    endtask
endclass

4.2.2 b. 测试环境的构建和配置

class adder_env extends uvm_env;
    `uvm_component_utils(adder_env)  // 注册到UVM工厂

    adder_agent agent;  // Agent实例

    function new(string name, uvm_component parent);
        super.new(name, parent);
    endfunction

    virtual function void build_phase(uvm_phase phase);
        super.build_phase(phase);
        agent = adder_agent::type_id::create("agent", this);  // 创建Agent
    endfunction
endclass

4.2.3 c. 测试序列的创建和启动

class adder_sequence extends uvm_sequence#(adder_transaction);
    `uvm_object_utils(adder_sequence)  // 注册到UVM工厂

    rand int num_transactions = 10;  // 随机生成10笔交易

    task body();
        repeat (num_transactions) begin
            `uvm_do(req)  // 自动创建并发送transaction
        end
    endtask
endclass

4.2.4 d. 仿真执行的顶层调用

module top_tb;
    initial begin
        // 指定默认测试用例
        uvm_config_db#(uvm_object_wrapper)::set(null, "uvm_test_top", "default_sequence", adder_test::get_type());
        run_test("adder_test");  // 启动测试用例
    end
endmodule

4.3 代码的语法和功能分析

4.3.1 a. 测试用例类

• uvm_component_utils：注册测试用例到UVM工厂，支持动态创建。
• build_phase：创建测试环境实例。
• run_phase：启动测试序列，并通过objection机制控制仿真结束。

4.3.2 b. 测试环境类

• adder_agent：Agent是UVM中的核心组件，负责驱动和监控DUT。
• build_phase：在构建阶段创建Agent实例。

4.3.3 c. 测试序列类

• uvm_sequence：用于生成测试激励。
• uvm_do宏：自动创建并发送transaction到Driver。

4.3.4 d. 顶层Testbench

• uvm_config_db：配置默认测试用例。
• run_test：启动UVM测试。