0.前言

该lab目标有以下几点：

随机化输入端口和输出端口以全面测试DUT
写一个monitor接收DUT的输出
写一个checker自动检查DUT的输出与预期结果是否一致

该lab新添加的所有的操作都是在lab2中的test.sv文件中添加。

1.全局变量声明

首先由于我们要随机化输入端口和输出端口，所以如果按照前面lab的只随机21次肯定是无法把16×16个端口都遍历到的，因此我们创建一个变量来存放随机的次数，以便后面修改

其次，我们要接收到DUT的输出并核对是否正确，而在lab2中我们发送的数据是8bits的数据，而DUT的功能只是把数据交换到输出端口，因此我们需要创建一个每个元素为8bits的队列来存放数据，以便check

int run_for_n_packets;//声明一个整形变量来存放随机激励生成的次数
logic[7:0] pkt2cmp_payload[$];//声明一个每个元素为8bits的队列来存放DUT输出数据，以便用于check

2.高层次级函数的确定

该router输入与输出直接没有内部时延，因此我们需要同时发送和接收数据，而initial块儿内线程是顺序执行的，因此我们需要用到fork...join块儿来并行运行发送和接收线程。再接收完毕一次数据后，检查数据是否正确。因此代码在lab2基础上修改如下：

initial begin$display("Hello World!"); $vcdpluson; reset ();repeat (run_for_n_packets) begingen ();fork//同时发送一次数据和接收一次数据send();//lab2中的发送数据函数recv();//即将定义的接收数据函数joincheck();//接收完一次数据后检查数据是否正确endend

3. 接收数据函数

定义recv接收任务如下，在其中再定义接收数据任务（不清楚为何要套一层，可能是在后续lab中在该task中还有定义其它功能）。

task recv();get_pay1oad();
endtask

需要重点强调的是我们的TB是按照协议写的，协议规定frameo_n下降沿开始时输出数据；如果DUT的frameo_n出现异常没有下降沿，而我们的TB又一直等待它下降，就会造成仿真无限运行，而我们还在傻傻等待；因此我们必须采取行动防止这种情况的出现，所以定义了第一个fork join块儿来预防，其功能就是如果等frameo_n信号等了1000个时钟上升沿还没等到其下降，就报错并停止仿真！

task get_pay1oad();pkt2cmp_payload.delete();//由于要接收n次数据，因此在本次接收数据前必须把上一次的数据清空fork//我们的TB是按照协议写的，协议规定frameo_n下降沿开始时输出数据；如果DUT的frameo_n出现异常没有下降沿，而我们的TB又一致等待它下降，就会造成仿真无限运行，我们还傻傻等待；该fork join块儿就是为了出现这种情况时及时报错并停止仿真！beginfork//并行执行2个线程，要么等到frameo_n下降沿后结束，要么等了1000个clk后等不到报错@(negedge rtr_io.cb.frameo_n[da]);//线程1begin//线程2repeat(1000) @(rtr_io.cb);$display ("\n%m\n [ERROR] %t Frame signal timed out!\n", $realtime);$finishendjoin_any disable fork;//线程1先执行完后，跳转到这里结束fork join_any线程  endjoinendtask

使用上述的方法等到frameo_n下降沿后开始准备采集数据，根据输出时序协议要frameo_n和valido_n同时拉低后才是有效数据，并且frameo_n要比valido_n提前拉高一个时钟周期表示最后一位数据；这里注意我们是按照协议写的TB，因此DUT并不一定是frameo_n拉高最后一位数就来了，因此我们也要验证这个点！

代码及讲解如下所示：

task get_pay1oad();pkt2cmp_payload.delete();forkbeginfork@(negedge rtr_io.cb.frameo_n[da]);beginrepeat(1000) @(rtr_io.cb);$display ("\n%m\n [ERROR] %t Frame signal timed out!\n", $realtime);$finishendjoin_any disable fork;endjoinforever begin//一次数据可能包含好多8bits数据，因此要反复执行采集数据，并在代码中判断这次数据的结束并终止此tasklogic[7:0]datum;//定义一个位宽为8bits的变量储存数据for(int i=0;i<8; )begin//注意这里并没有i++，而是放到了下面的datum中，非常妙！！！这意味着frameo_n拉低后，如果valido_n没有拉低，i就不自增也就不采集数据，直到valido_n拉低，i++并采集数据。如果这里把i++放到for循环里，那无论valido_n拉低没有，i都自增了，那就会对后面采集8位数据造成误判！if(!rtr_io.cb.valido_n[da])//按照输出时序协议，valido_n为低时是有效数据，因此这里判断valido_n是否为低，是的话就把数据存到datum中datum[i++]=rtr_io.cb.dout[da]//这里注意i++首先取的是i的值，再自增if(rtr_io.cb.frameo_n[da])//按照输出时序协议，frameo_n拉高表示下一位数是这次数据（一次数据可能包含好几个8位数据）的最后一个8位数据的最后一位，也就是说frameo_n拉高，表示下一位是最后一个8位数据的第8位if(i==8)begin//判断是不是第8位pkt2cmp_payload.push_back(datum);//是，就把最后一个8位数据放到pkt2cmp_payload队列中return;//同时结束task任务，表示这次的数据采集完成了endelse begin//frameo_n拉高却不是第8位，按照协议这是有问题的$display ("\n%m\n [ERROR] %t Packet payload not byte aligned!\n",
$realtime);//报错并停止仿真$finish;end@(rtr_io.cb)//上面都是在clk上升沿瞬间完成的，这里要等下一个上升沿的数据，因此要等一个cbendpkt2cmp_payload.push_back(datum);//一次数据中可能包含好几个8位数据，所以就要在结束一次for循环后，把一个8位数据存到队列中一次endendtask

4.检查函数

该函数就是为了检查DUT输出的数据是不是对应的输入数据，也就是比较payload队列和 pkt2cmp_payload是不是一样的/

因此我们可以定义一个比较函数来比较2个队列的数据的个数和数据是否一一对应，如果都对应则返回1表示没问题，如果有问题则返回0表示有问题，这样函数话返回数值的好处就是方便其在任何地方调用。

task check();string message;//定义一个字符串变量用来打印提示信息static int pkts_checked = 0;//用来计数，检查了多少次数据if (!compare(message)) begin//如果数据有问题，compare返回0$display ("\n%m\n [ERROR] %t Packet #%0d %s\n", $realtime, pkts_checked, message);$finish ; //打印错误提示，告诉验证人员第几组数据出了问题并终止仿真end$display("[NOTE]%t Packet #%0d %s", $realtime, pkts_checked++, message);//一组数据没问题就计数+1，方便前面的有问题数据是第几组的提示endtaskfunction compare();//既要比较一组数据中8bits数据的个数，也要比较数据内容if(payload.size()!=pkt2cmp_payload.size())begin//如果个数不一样message = "Payload Size Mismatch:\n";//打印提示信息message = { message, $sformatf("payload.size() = %0d, pkt2cmp payload.size () = %0d\n", payload.size (), pkt2cmp_payload.size() ) };//并打印两个队列各自的尺寸return(0);endif(payload==pkt2cmp_payload)//==表示尺寸内容都一样，由于是顺序执行，因此上面先比较尺寸，这里如果有问题而上面没问题那一定是内容不对;//没问题，此处先不执行操作，放到后面执行else begin//有问题message = "Payload Content Mismatch:\n";//打印提示信息message = {message, $sformatf("Packet Sent: %p\n Pkt Received: %p",payload, pkt2cmp_payload) }; //并打印两个队列各自的数据return(0);end//打印成功提示message = "Successfully Compared";return (1);endfunction

5.仿真结果

仿真打印结果如下，由于我们在TB中的设置，如果仿真中遇到任何问题，就终止仿真；因此如果执行到了最后一次，意味着所有的仿真都正确。

6.完整test代码

注意这里把gen（）函数中sa和da的值改成了随机值，从而实现输入端口和输出端口的随机化。

program automatic test (router__io.TB rtr__io);bit [3:0] sa; bit[3:0] da;logic[7:0] payload[$];int run_for_n_packets; logic[7:0] pkt2cmp_payload[$];initial begin$display("Hello World!"); $vcdpluson; run_for_n_packets = 2000;//随机2000次reset ();repeat (run_for_n_packets) begingen ();forksend();recv();joincheck();endend/*>=====================================task==========================================<*/task reset();router.reset_n=1'b0;router.cb.frame_n.<='b1; router.cb.valid_n<='b1;##2 router.cb.reset_n<=1'b1;repeat(15) @(router.cb); endtasktask gen();sa=$urandom;//端口随机化da=$urandom;payload.delete();repeat($urandom_range(2,4)) payload.push_back($urandom);endtasktask send();send_addrs();send_pad();send_payload();endtasktask send_addrs();rtr_io.cb.frame_n[sa]<=1'b0;for(int i=0;i<4;i++)beginrtr_io.cb.din[sa]<=da[i];@(rtr_io.cb);endendtasktask send_pad();rtr_io.cb.frame_n[sa]<=1'b0;rtr_io.cb.valid_n[sa]<=1'b1;rtr_io.cb.din[sa]<=1'b1;repeat(5) @(rtr_io.cb);endtasktask send_payload();foreach(payload[index])for(int i=0;i<8;i++)beginrtr_io.cb.din[sa]<=payload[index][i];rtr_io.cb.valid_n[sa]<=1'b0;rtr_io.cb.frame_n[sa]<=(index==(payload.size()-1))&&(i==7);@(rtr_io.cb)endendtasktask recv();get_pay1oad();endtasktask get_pay1oad();pkt2cmp_payload.delete();forkbeginfork@(negedge rtr_io.cb.frameo_n[da]);beginrepeat(1000) @(rtr_io.cb);$display ("\n%m\n [ERROR] %t Frame signal timed out!\n", $realtime);$finishendjoin_any disable fork;endjoinforever beginlogic[7:0]datum;for(int i=0;i<8; )beginif(!rtr_io.cb.valido_n[da])datum[i++]=rtr_io.cb.dout[da]；if(rtr_io.cb.frameo_n[da])if(i==8)beginpkt2cmp_payload.push_back(datum);return;endelse begin$display ("\n%m\n [ERROR] %t Packet payload not byte aligned!\n",
$realtime);$finish;end@(rtr_io.cb)endpkt2cmp_payload.push_back(datum);endendtasktask check();string message;static int pkts_checked = 0;if (!compare(message)) begin$display ("\n%m\n [ERROR] %t Packet #%0d %s\n", $realtime, pkts_checked, message);$finish ; end$display("[NOTE]%t Packet #%0d %s", $realtime, pkts_checked++, message);endtaskfunction compare();if(payload.size()!=pkt2cmp_payload.size())beginmessage = "Payload Size Mismatch:\n";message = { message, $sformatf("payload.size() = %0d, pkt2cmp payload.size () = %0d\n", payload.size (), pkt2cmp_payload.size() ) };return(0);endif(payload==pkt2cmp_payload);else beginmessage = "Payload Content Mismatch:\n";message = {message, $sformatf("Packet Sent: %p\n Pkt Received: %p",payload, pkt2cmp_payload) };return(0);endmessage = "Successfully Compared";return (1);endfunction
/*>====================================endtask========================================<*/endprogram

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