• Testbench顶层文件

我们基于mini-文件列表来做Testbench顶层文件，是为了加速编译速度。
Testbench顶层最主要的是例化DUT的顶层。Emacs用户做集成很容易；我是VI用户，稍微麻烦一些，使用vi的替换功能也可以比较快的集成起来：
把顶层模块的input output inout端口声明部分copy出来，把input-outpput-inout替换成“wire”，来实现信号的声明。个别信号，系统输入信号、系统reset信号需要改成reg，并产生reg信号的激励。 时钟的产生建议使用一个module来产生，目的是为了让代码简洁清晰一些。

Copy一份wire声明的部分，然后处理成DUT的集成。

1. s/\s*\[\d\+:\d\+\]// 去掉位宽声明

2. wire [1:0] A; à wire A;

3. s/wire\s\+// 去掉wire声明

4. wire A; à A;

5. s/\(\w\+\)/.\1(\1)/ 产生集成

6. A; à .A(A);

处理一下模块名声明例化和分号。
.A(A); à .A(A),

给顶层信号加pullup pulldown，一般来说顶层信号都要加pulldown，个别信号需要加pullup.总之是不希望让TB引入X状态。如果不知道哪些加pulldown pullup，至少要对 测试模式输入pin（TEST）、cpu Jtag口、初始化要读取的PAD状态或者标识PIN加入合适的pullup或者pulldown。

• 例化interface和program：

Program通常就是简单例化SV的组件（比如VMM下的env），以及include每个testcase所不同的处理部分。
在每个test.sv里通常是实现随机变量的扩展类。
要注意Program如果结束的话，那么仿真也会结束，所以注意控制program的结束时间。
例化基本仿真模型。最主要的是Dram模型了。请注意，Dram模型的例化最好用define处理好，因为Dram有可能要做4bit 8bit 16bit等几种情况，不同大小、不同位宽的dram的地址信号宽度不同，外挂的片数也不同，这里集成的时候需要特别注意。

• Dump波形的实现机制：

Dump波形的原则是“是否dump、修改dump的起始时间、修改dump的层次都不需要重新编译”。前两个要借助仿真的运行参数来控制，后一个使用verdi的pli。

通常Testbench顶层文件都比较复杂，建议多使用Include文件的方式维护，这样代码可读性较强。而且顶层文件里通常有比较多的ifdef-elsif-else-endif的编译结构，代码太复杂的话，可能有一些笔误造成的编译错误。
Include前面准备好的公共函数文件和公共define文件。
程序初始化load代码。SoC项目需要嵌入式软件代码，包括一级boot和Dram里的应用程序。这两段程序代码都需要load到对应的存储介质中去。这个load工作可以使用基于xmr_write_mem函数构造的写文件函数比较简单的实现。------具体实现前面已经贴过了。

至此，testbench顶层基本完成。

• 初步debug设计和环境

顶层testbench写好以后，编译通过后，dump整体波形，可以看一下各个模块端口上是否有高阻Z，有的话说明可能有漏接的内部信号，尤其是主总线上的各个master口和slave口的连接。
检查CPU PAD ROM控制器 SRAM控制器等初始化需要的基本模块是否有时钟和reset。如果没有的话，说明根据外部输入系统时钟和系统reset产生的基本模块的时钟和reset有问题。

• 一级Bootloader

一级bootloader是为了做初始化的，系统实际使用的bootloader是比较复杂的，牵扯到外部存储介质上的参数搬运和配置。仿真用的一级bootloader要尽量的简单，因为一级bootloader所有的仿真都要用，这一步要是慢了会浪费时间。------- 当然，使用ISS的话，就不存在这个问题了，但是一样也要求初始化要尽量的快速。
我个人建议仿真bootloader里就只设计如下几个步骤：

1. 系统上电初始配置

2. 初始化pll至目标频率（如果系统pll默认频率就是目标频率，那么这一步就省略）

3. 配置核心模块时钟频率以及切时钟，对必要模块进行软件reset

4. 内存控制器初始化

5. Remap到内存中准备执行内存中的应用程序。 ------ 一般汇编实现

最基本的函数是对CPU空间的访问处理函数：

1. #define SETREG32(reg,val) (*((volatile unsigned int *) (reg)) = ((unsigned int) (val)))

2. #define GETREG32(reg) (*((volatile unsigned int *) (reg)))

reg是寄存器地址，val是要配置的数值。 Volatile保证直接操作到内存。

• 应用程序代码

应用程序代码里也要做一些初始化，主要是非核心模块的时钟配置以及非核心模块的软件复位操作。
如果使用ISS的话，由于没有一级bootloader，所以要把一级bootloader的代码功能在应用程序初始化中实现。
需要注意的是，使用ISS的时候，使能cache可能导致ISS行为异常。可以在cache使能的位置使用ifdef ISS。汇编代码中是：

IF2 ( EF: arm_ISS)3 NOP4 NOP5 ELSE6 Cache-operation7 ENDIF

汇编代码中include define文件是：

GET define.s （注意不能顶头写！）

然后构造一个极简单的应用程序。一般就是访问一下ddr、sram、寄存器和打印。
endsim()是结束仿真函数,如果希望让软件控制什么时候结束仿真，那么就可以在软件中的合适位置调用该函数。 函数的实现是利用共享空间，软件写入到共享空间指定位置一个标志，然后svtb中while(1)的去采样该标记就可以了。

• 实现嵌入式代码在仿真平台上的打印

软件代码里相对复杂一些的是“printf”的实现。

重点是使用软件和testbench都能看得到的地方来存放要打印的内容。

然后testbench里while（1）的根据“打印使能”、“打印开始”、“打印结束”标志来把内容$write出来。

软件和Testbench都可以看到Sram空间（一级bootloader用来做数据存放和堆栈的sram）。注意bootloader的scatter文件里不要让stack-top覆盖了这部分空间。
Printf与实际C的printf的实现机制是一样的，都是利用“不定个数参数的函数”（实现机理：因为参数是从右向左压栈，所以最开始的那个参数在最接近栈顶的位置，这个参数在栈中的位置编译器可以知道）。

• Debug整体环境

至此，整个环境已经基本建立起来了。

结合一级bootloader和简单的应用程序代码可以debug系统初始化流程和整体环境。

通常这里会有一些集成、以及总线访问的小bug。

• ISS替换

为了加速编译和仿真速度，我们使用ISS来替换CPU-IP。

ISS一些C程序代码。提前把这些代码编译成.so文件，然后编译的时候就不用编译ISS了，链接的时候link进来就可以用了。

使用ISS的优势：

1. 可以dummy掉CPU-IP的代码

2. 不需要一级bootloader

3. 执行软件很快

4. Testcase依然可以基于嵌入式c程序来写

5. 模块级的testcase也可以用C实现

ISS外面包一个AXI的wrapper，把这个模块例化到testbench顶层。Force到cpu的data总线的AXI口上（如果是Arm9的话，是AHB总线）。

IO访问的task文件要include到testbench顶层中去。对于寄存器空间的IO访问，需要产生正常的时序；而对于内存空间的访问，可以调用前面介绍的xmr_wr_mem32和xmr_rd_mem32函数来加速。

ISS可能和CPU-IP不是同一个类型的CPU，这里要注意编译软件代码的时候需要加—cpu的区分，甚至可能导致软件代码的编译器都不同。这些不同可以体现在run_sim脚本里。

每个项目的CPU地址可见空间可能不同，需要注意ISS的空间配置文件的内容要根据项目的不同而不同。IO访问的task里的地址访问也会有所不同。

ISS下共享空间与实际CPU_IP不同，像实现打印这种功能，可以不必使用CPU地址空间。这是因为ISS的wrapper是testbench的一部分，可以直接在testbench上实现一个大数组来作为“共享空间”，这样更简单直观。

• DDRC的替换

系统起来以后，我们可能需要替换掉DDRC。一般有两种情况：

1. 使用SLAVE_VIP替换DDRC，目的是为了随机控制slave的latency。实现模块访存的异常情况。------ 一般要结合ISS使用,因为没必要把应用代码初始化到slave-vip中。Slave-vip的读写可能会比较慢，对于大数据量的写入行为，仿真可以明显感觉到停顿。

2. 把内部端口和slave-vip对应上：建议使用macro，方便阅读和简化代码。

3. 使用一个更为简单的Slave（SRAMC）来替换DDRC。目的是为了快速初始化（不用配寄存器做初始化），加快编译和仿真速度。
   SRAMC不是class，而是一个module。把它例化在顶层TB里，与上面的Slave-VIP一样也需要和内部端口对应上。
   SLAVE_VIP和SRAMC都是参数化设计，可以方便的修改数据宽度等信息。