UVM Heartbeat的作用有哪些呢？浅析UVM Heartbeat机制

1. 前言

在硬件电路中，为了使系统在异常情况下能自动复位，一般都需要引入看门狗(Watchdog)。看门狗其实就是一个定时器电路。当看门狗启动后，计数器开始自动计数，经过一定时间，如果没有被清零，计数器溢出就会对CPU产生一个复位信号使系统重启（俗称“被狗咬”）。系统正常运行时，需要在看门狗允许的时间间隔内对看门狗计数器清零（俗称“喂狗”），不让复位信号产生。如果系统不出问题，程序保证按时“喂狗”，一旦程序跑飞，没有“喂狗”，系统“被咬”复位。

2. Heartbeat作用

UVM heartbeat在UVM中充当类似看门狗定时器的角色，我们可以设定它的定时长度，也就是在这时间内必须要喂狗，还可以设定heartbeat要监控的组件。uvm_heartbeat 监视测试环境中组件的活动，如果发现在指定的时间间隔内没有活动，则 uvm_heratbeat 发出UVM_FATAL消息，导致模拟结束，可以在早期阶段检测仿真挂住，而不是在全局仿真超时到期时检测：

• 这将有助于识别导致死锁的组件；
• 通过提前终止仿真来节省仿真时间并释放资源；

既然uvm_heartbeat类似于看门狗，那么在使用上，只需要关注以下三件事：

• 配置它的定时长度 (这段时间内没有喂狗就终止仿真)
• 配置它需要监控的对象 (由哪些对象去喂狗)
• 设置多长时间喂狗 (正常情况下这个时间要小于步骤1的定时长度，除非TB或RTL出问题了)

3. Heartbeat内置函数

uvm_heartbeat 类派生自 uvm_object，它提供一组内置方法来方便用户使用。有如下：

注意：uvm_event e 必须定期触发，它会设置一个监视窗口。如果heartbeat监视器在该时间段内未发现任何活动，则会生成 HBFAIL UVM_FATAL消息。一般来说，事件e可以在无限循环中触发，作为一个永远持续的过程。

4. Heartbeat例子

根据heartbeat的作用和内置函数，举个使用例子。

第一步创建喂狗的uvm_objection实例(假设为uvm_objection obj=new(“obj”))，这个objection需要传递给uvm_heartbeat和所有被监控组件，被监控组件需要定期去raise这个obj来达到喂狗的目的。

第二步创建触发监控窗口的uvm_event实例(假设为uvm_event hb_e=new(“hb_e”))，这个event决定了多长时间去检查下是否有组件喂狗了，也就是raise objection。

第三步就是创建uvm_heartbeat实例(假设为uvm_heartbeat hb=new("hb", this, obj))，在这里把obj传递进去了。

第四步设置uvm_heartbeat的工作模式，比如hb.set_mode(UVM_ANY_ACTIVE)。

第五步设置uvm_heartbeat触发检查的event和检查对象，比如hb.set_heartbeat(hb_e,hb_comp)。这里面把event hb_e和监控组件列表comp传递给uvm_heartbeat了。

此时uvm_heartbeat就正式开始工作了，在hb_e每次被trigger()的时候，根据当前工作模式去检查各个被监控组件是否有调用过obj.raise_objection(this)。如果没有，就会停止仿真，表明验证环境有异常情况。另外一点大家主要注意的是，被监控的多个组件raise的objection是同一个，也就是obj这个实例，因此需要在上层创建好obj之后，把句柄传递给各个被监控组件去raise。

以下为uvm_heartbeat监控两个组件(compA和compB)的示意图，uvm_heartbeat模式为UVM_ALL_ACTIVE。第一张图，在检查窗口内，compA和compB都有喂狗，检查通过。第二张图，在检查窗口内，只有compB喂狗，compA没有喂狗，因此检查失败，会报出UVM_FATAL。