如何在基于SV的仿真环境中使用软件语言

在仿真验证中，SV语言不能很好的描述复杂的计算或者流程关系，使用软件语言（比如C）就比较方便。那么当我们使用C描述了这些关系后，如何在基于SV的仿真环境中使用呢？有两种方式，一种是将C编译为可执行文件，利用系统函数进行调用。另外一种方式利用SV提供的 DPI-C接口。第一种方式并不是严格意义上的SV和C的对接，只是通过命令行执行了C程序。比如我们写了一个hello world的c程序：

int main(){

printf(“hello world!/n”);

return 0;

}

我们将其编译为可执行文件gcc -o hello hello.c

我们就可以在我们的SV函数中直接执行：

function void exe();

$system(“./hello”);

Endfunction

除了这个方式，SV还提供了和C/C++直接的接口DPI。DPI接口允许用户用C编写程序，并和SV实现对接，也可以用SV写程序，将SV程序导出到c中。二者实现了相互调用。如何要在SV中使用自己定义的C函数，需要在SV中导入函数。比如：

module Bus(input In1, output Out1);
import "DPI" function void slave_write(input int address,
input int data);
export "DPI" function write; // Note – not a function prototype

// This SystemVerilog function could be called from C
function void write(int address, int data);
// Call C function
slave_write(address, data); // Arguments passed by copy
endfunction
...
endmodule

C中为：

#include "svdpi.h"
extern void write(int, int); // Imported from SystemVerilog
void slave_write(const int I1, const int I2)
{
buff[I1] = I2;
...
}

C函数slave_write在SV中被调用，其有两个参量 address和data。在C函数中通常要包含两个头文件：svdpi.h和svdpi_src.h。

C和SV的数据类型有以下几种对应关系：

我们需要注意SV和C之间参量传递有两种方式，一种是值传递，比如byte-char，shortint-short int等，另外一种方式是通过指针传递，比如在SV中packed和unpacked的数组，是通过引用传递到C的，那么C中就使用指针来进行接收。比如bit[n:0]作为packed数组，传递到C中是用svBitVecVal*来接收的，svBitVecVal是一个宏定义，实际上就是32bit数据。在这里需要注意的是，n bit的SV数据在C中是以32bit数据存放的，按照小端排列。比如bit[127:0] a，对应的C中数据svBitVecVal* b,有以下对应关系：

a[31:0] = b[0]

a[63:32] = b[1]

…

这点初学者很容易掉坑里，我一开始在传递这个变量的时候以为是一个svBitVecVal存储1bit数据。在SV测的多维数据也都可以在C中使用1维指针接收，比如有以下函数：

Void write(svBitVecVal* data){

}

SV中可以为：

Import “DPI-C” function void write(bit[127:0] data[16][16]);

这样在C中读写data数据的时候就需要通过指针来确认数据位置。指针指向了数据data的第一个32bit数据，即data[0][0][31:0]，之后数据往后增加指针即可得到。

对于unpacked的数组数据，在C中可以使用指针直接访问，但是在packed中的数据，却只允许使用定义的函数来读写。这些函数有：

svBit svGetSelectBit(const svBitPackedArrRef s, int i);

svLogic svGetSelectLogic(const svLogicPackedArrRef s, int i);

void svPutSelectBit(svBitPackedArrRef d, int i, svBit s);

void svPutSelectLogic(svLogicPackedArrRef d, int i, svLogic s);

/* canonical

void svGetPartSelectBit(svBitVec32* d, const svBitPackedArrRef s, int i,

int w);

svBitVec32 svGetBits(const svBitPackedArrRef s, int i, int w);

svBitVec32 svGet32Bits(const svBitPackedArrRef s, int i); // 32-bits

unsigned long long svGet64Bits(const svBitPackedArrRef s, int i); // 64-bits

void svGetPartSelectLogic(svLogicVec32* d, const svLogicPackedArrRef s, int i,

int w);

/* actual

void svPutPartSelectBit(svBitPackedArrRef d, const svBitVec32 s, int i,

int w);

void svPutPartSelectLogic(svLogicPackedArrRef d, const svLogicVec32 s, int i,

int w);

除了可以向C中传递固定维度数组，还可以传递不固定维度数组，即动态数据。在C中通过svOpenArrayHandle来获取这些数据，这些数据的操作也需要通过一些函数，不能直接操作。比如以下函数可以获得动态数组的位置：

int svLeft(const svOpenArrayHandle h, int d);

int svRight(const svOpenArrayHandle h, int d);

int svLow(const svOpenArrayHandle h, int d);

int svHigh(const svOpenArrayHandle h, int d);

比如定义一个数组bit[3:0] data[3:9]，那么

svLeft(data, 1)是3，svRight(data, 1)是9。

在SV中有如下形式：

Import “DPI-C” function void write(bit[3:0] data[])

C中为：
Void write(svOpenArrayHandle data)

C函数