cocotb中的基礎語法

cocotb的出現(xiàn)使得我們能夠在做RTL仿真驗證時依托Python來進行測試用例的構建，當我們習慣了用Verilog、SystemVerilog來構建測試用例時，切換到cocotb后最直觀的方式便是我們能夠建立cocotb中的基礎語法與SystemVerilog中仿真常用的關鍵字又一個對應，能夠使我們又一個初步的對照。本篇就cocotb中的基礎語法與SystemVerilog中的常用語法做一個對照總結。

非阻塞賦值

在使用Systemverilog進行仿真時，對于接口信號，往往建議采用非阻塞賦值進行操作，其符號為“<=”.

在cocotb中，對于信號的賦值，其提供相應的非阻塞賦值方式，其符號也同樣為“<=”。

在cocotb的手冊里提到：

The syntaxsig<=?new_value?is a short form of?sig.value?=?new_value. It not only resembles HDL syntax, but also has the same semantics: writes are not applied immediately, but delayed until the next write cycle.

因而我們可以在cocotb中這樣來進行非阻塞賦值：

# Get a reference to the "clk" signal and assign a valueclk = dut.clkclk.value = 1
# Direct assignment through the hierarchydut.input_signal <= 12
# Assign a value to a memory deep in the hierarchydut.sub_block.memory.array[4] <= 2

阻塞賦值

針對阻塞賦值(立即生效)，cocotb提供了相應的語法：

setimmediatevalue(value)

因而對于阻塞賦值，我們在cocotb中可以這樣寫：

dut.input_signal.setimmediatevalue(1)

信號值讀取

對于信號的讀取，我們在SystemVerilog中，可以直接讀取信號值，而在cocotb中，其為接口變量提供了value方法屬性用于獲取信號值。

讀取方式：sig.value

返回類型:BinaryValue

Accessing thevalueproperty of a handle object will return aBinaryValueobject. Any unresolved bits are preserved and can be accessed using thebinstrattribute, or a resolved integer value can be accessed using theintegerattribute.

信號的讀取我們可以這么來寫：

# Read a value back from the DUTcount=dut.counter.valueprint(count.binstr)1X1010# Resolve the value to an integer (X or Z treated as 0)print(count.integer)42# Show number of bits in a valueprint(count.n_bits)6

#Time

在仿真里延遲等待是經(jīng)常遇到的，在cocotb里，我們通過Timer來實現(xiàn)延遲：

cocotb.triggers.Timer(time_ps,units=None)

Parameters

time_ps (numbers.Real or decimal.Decimal) – The time value. Note that despite the name this is not actually in picoseconds but depends on the units argument.

units (str or None, optional) – One of None, 'fs', 'ps', 'ns', 'us', 'ms', 'sec'. When no units is given (None) the timestep is determined by the simulator.

由于cocotb是基于協(xié)程的，而延遲函數(shù)的執(zhí)行的時間長度是依賴于仿真器的，因此Timer延遲的執(zhí)行需調(diào)用await：

await Timer(1, units='ns')

邊沿檢測

在SystemVerilog中我們常用posedge、negedge來檢測上升沿和下降沿，在cocotb里，針對邊沿檢測，其提供了四個調(diào)用：

等待調(diào)變

class cocotb.triggers.Edge(*args, **kwargs)

Fires on any value change of signal.

等待上升沿

class cocotb.triggers.RisingEdge(*args, **kwargs)

Fires on the rising edge of signal, on a transition from 0 to 1.

等待下降沿

class cocotb.triggers.FallingEdge(*args, **kwargs)

Fires on the falling edge of signal, on a transition from 1 to 0.

檢測等待指定到個數(shù)邊沿

class cocotb.triggers.ClockCycles(signal,num_cycles,rising=True)

Fires after num_cycles transitions of signal from 0 to 1.

Parameters

signal – The signal to monitor.

num_cycles (int) – The number of cycles to count.

rising (bool, optional) – If True, the default, count rising edges. Otherwise, count falling edges.

我們在使用時，可以這么來寫：

#等待信號signalA發(fā)生變化await cocotb.triggers.Edge(dut.signalA)#等待signalA從0變?yōu)?await cocotb.triggers.RisingEdge(dut.signalA)#等待signalA從1變?yōu)?await cocotb.triggers.FallingEdge(dut.signalA)#等待signalA從0變?yōu)?三次awaitcocotb.triggers.ClockCycles(dut.signalA,3,true)

fork-join_none

SystemVerilog中的fork-join_none用于發(fā)起一個線程但不等待線程的結束，在cocotb中，相應的語法為fork：

cocotb.fork()

Schedule a coroutine to be run concurrently

在寫仿真代碼時，我們可以這么寫：

async def reset_dut(reset_n, duration_ns):    reset_n <= 0    await Timer(duration_ns, units='ns')    reset_n <= 1    reset_n._log.debug("Reset complete")reset_thread = cocotb.fork(reset_dut(reset_n, duration_ns=500))

這里值得注意的是，由于fork是起一個協(xié)程，因而resut_dut需添加async聲明。

fork-join

與SystemVerilog中相對應的，cocotb等待一個協(xié)程的結束同樣提供了join方法：

class cocotb.triggers.Join(*args, **kwargs)

Fires when a fork()ed coroutine completes.

The result of blocking on the trigger can be used to get the coroutine result:

使用方式：

async def coro_inner():    await Timer(1, units='ns')    return "Hello world"
task = cocotb.fork(coro_inner())result = await Join(task)assert result == "Hello world"

fork-any

相較于SystemVerilog中的join-any語法，cocotb并無專門的對應語法，但卻有相似的方法供調(diào)用：

class cocotb.triggers.First(*triggers)

等待第一個協(xié)程結束即返回

t1 = Timer(10, units='ps')t2 = Timer(11, units='ps')t_ret = await First(t1, t2)

這里我們通過First等待t1、t2第一個返回的結果后await結束，并將第一個返回的協(xié)程的返回結果賦值給t_ret。

event

對于SystemVerilog中的event，在cocotb中同樣提供類似的event：

class cocotb.triggers.Event(name=None)

用于兩個協(xié)程間的同步

方法：

set(data=None)：喚醒所有等待該事件的協(xié)程

wait()： 等待事件的出發(fā)(await),如果事件已經(jīng)觸發(fā)，立即返回

clear()： 清楚以觸發(fā)的事件

is_set()：判斷事件是否觸發(fā)

旗語

cocotb中提供了Lock操作用來實現(xiàn)與SystemVerilog中相似的操作，不過Lock不可聲明旗語為多個：

class cocotb.triggers.Lock(name=None)

方法：

locked ： True if the lock is held.

acquire()：Produce a trigger which fires when the lock is acquired.

release()： Release the lock.

mailbox

SystemVerilog中的mailbox主要用于不同進程間的通信，在cocotb中，普通的Python的隊列即可實現(xiàn)該功能(協(xié)程中無需沒有進程間同步問題)。

審核編輯 ：李倩