UVM Sequence 是验证环境中生成和控制事务（Transaction）流的核心机制，它通过动态生成、随机化和调度事务，实现灵活多样的测试场景。以下是Sequence的详细解析：
Sequence 的核心作用
- 事务流生成：通过
uvm_sequence类定义事务的生成逻辑（如顺序、随机化、约束）。 - 场景控制：支持层次化、并发、优先级调度等复杂场景。
- 复用性：可跨测试用例复用，提升验证效率。
- 动态配置：通过Factory机制替换Sequence，快速切换测试模式。
Sequence 的基本结构
Sequence继承自 uvm_sequence 类，需定义 body() 任务实现事务流逻辑。
1. 定义与注册
class basic_sequence extends uvm_sequence;
`uvm_object_utils(basic_sequence) // 注册到Factory
// 构造函数（可选）
function new(string name = "basic_sequence");
super.new(name);
endfunction
// 核心方法：定义事务生成逻辑
virtual task body();
// 生成并发送事务
endtask
endclass
2. 生成事务的典型流程
task body();
my_transaction tr; // 定义事务对象
repeat(10) begin
// 创建事务对象
tr = my_transaction::type_id::create("tr");
// 启动事务发送流程
start_item(tr); // 请求Sequencer的仲裁权限
assert(tr.randomize()); // 随机化事务
finish_item(tr); // 发送事务到Driver
end
endtask
Sequence 的关键机制
1. 与 Sequencer 和 Driver 的交互
- Sequencer：仲裁Sequence的优先级，管理事务发送顺序。
- Driver：通过
get_next_item()获取事务，驱动到DUT。 - 数据流：
Sequence -> Sequencer -> Driver -> DUT
2. 事务发送方法
-
uvm_do宏：简化事务创建、随机化和发送流程。task body(); repeat(5) begin `uvm_do(tr) // 等价于：create -> start_item -> randomize -> finish_item end endtask -
uvm_do_with宏：添加内联约束。`uvm_do_with(tr, { tr.addr inside {[0x100:0x200]}; })
3. 层次化 Sequence
- 嵌套调用：一个Sequence可以启动其他Sequence。
task body(); // 启动另一个Sequence（如配置寄存器的Sequence） config_sequence seq = config_sequence::type_id::create("seq"); seq.start(m_sequencer); // 绑定到当前Sequencer endtask
4. 虚拟 Sequence（Virtual Sequence）
- 作用：协调多个Agent的Sequencer，实现跨接口的同步场景。
- 实现：
- 定义虚拟Sequence类。
- 在Test中启动虚拟Sequence，并传递多个Sequencer句柄。
class virtual_sequence extends uvm_sequence; uvm_sequencer eth_seqr; // 以太网接口Sequencer uvm_sequencer pcie_seqr; // PCIe接口Sequencer task body(); fork eth_sequence.start(eth_seqr); pcie_sequence.start(pcie_seqr); join endtask endclass
Sequence 的高级特性
1. 随机化控制
-
动态约束：通过
constraint_mode()动态启用/禁用约束。tr = my_transaction::type_id::create("tr"); tr.valid_addr.constraint_mode(0); // 关闭地址约束 assert(tr.randomize()); -
权重分布：使用
dist控制字段的随机概率。constraint wr_ratio { wr_en dist {1 := 70, 0 := 30}; // 70%写操作，30%读操作 }
2. 同步与等待
-
事件同步：使用
uvm_event实现跨Sequence同步。uvm_event sync_event = new(); // Sequence A task body(); // ... 执行操作 sync_event.trigger(); // 触发事件 endtask // Sequence B task body(); sync_event.wait_trigger(); // 等待事件 endtask -
延迟控制：插入固定或随机延迟。
repeat(3) begin `uvm_do(tr) #10ns; // 插入延迟 end
3. 优先级与仲裁
-
优先级设置：通过
start()方法的参数指定优先级。high_priority_seq.start(m_sequencer, this, 500); // 优先级=500（默认=100） -
Sequencer仲裁：Sequencer根据优先级调度多个Sequence。
4. Factory 重载
- 动态替换Sequence：在Test中覆盖默认Sequence类型。
class debug_sequence extends basic_sequence; `uvm_object_utils(debug_sequence) // 添加调试逻辑 endclass // 在Test中替换 initial begin debug_sequence::type_id::set_type_override(basic_sequence::get_type()); end
Sequence 的生命周期方法
pre_body()：在body()前执行，用于初始化或配置。post_body()：在body()后执行，用于清理或结束操作。pre_do()/mid_do()/post_do()：细粒度控制事务发送过程。
task pre_body();
`uvm_info("SEQ", "Sequence started", UVM_LOW)
endtask
task post_body();
`uvm_info("SEQ", "Sequence completed", UVM_LOW)
endtask
典型应用场景
1. 基础激励生成
class write_sequence extends uvm_sequence;
task body();
my_transaction tr;
repeat(20) begin
`uvm_do_with(tr, { tr.wr_en == 1; tr.addr inside {[0x100:0x1FF]}; })
end
endtask
endclass
2. 协议场景测试
class burst_sequence extends uvm_sequence;
task body();
// 发送配置命令
config_sequence cfg_seq;
cfg_seq = config_sequence::type_id::create("cfg_seq");
cfg_seq.start(m_sequencer);
// 发送突发传输事务
`uvm_do_with(tr, { tr.burst_length == 8; })
endtask
endclass
3. 错误注入测试
class error_sequence extends uvm_sequence;
task body();
my_transaction tr;
`uvm_do_with(tr, { tr.error == 1; }) // 强制生成错误事务
endtask
endclass
调试与最佳实践
-
日志输出：使用
uvm_info跟踪Sequence执行状态。`uvm_info("SEQ", $sformatf("Sent transaction: addr=0x%h", tr.addr), UVM_MEDIUM) -
约束调试：使用
rand_mode()或constraint_mode()定位随机化失败问题。 -
避免全局变量：通过
uvm_config_db传递配置参数，而非全局变量。 -
覆盖率导向：结合功能覆盖率分析，优化Sequence的约束。
总结
UVM Sequence 是验证环境中动态生成和控制事务流的核心组件，通过灵活的随机化、层次化设计和同步机制，能够高效构建复杂测试场景。合理使用虚拟Sequence、Factory重载和调试工具，可显著提升验证效率和场景覆盖率。
