UVM中断处理机制

UVM中断处理机制

1. 中断处理概述

在SoC系统中，中断作为IP模块的边带信号，通常通过中断控制器传递至CPU。主要应用场景包括：

graph TD A[中断源] --> B[中断控制器] B --> C[CPU响应] C --> D[执行ISR]

2. UVM实现方案

2.1 核心机制

• 使用grab()/ungrab()实现序列抢占
• ISR序列优先获得sequencer控制权
• 支持多级中断嵌套处理

2.2 架构设计

class top_level_seq extends uvm_sequence #(transaction);
    // 主序列与中断监测并行执行
    fork
        MAIN_SEQ.start();
        forever begin
            fork
                wait_for_IRQ0();
                wait_for_IRQ1();
                wait_for_IRQ2();
                wait_for_IRQ3();
            join_any
            disable fork;
            ISR.start(); // 触发中断服务
        end
    join_any
endclass

3. 关键代码实现

3.1 顶层序列结构

class top_level_seq extends uvm_sequence #(transaction);
    `uvm_object_utils(top_level_seq)
    
    task body;
        fork
            // 主业务流
            main_seq.start(m_sequencer);
            
            // 中断监控流
            begin
                forever begin
                    fork
                        INT_CONF.wait_for_IRQ0();
                        INT_CONF.wait_for_IRQ1();
                        INT_CONF.wait_for_IRQ2();
                        INT_CONF.wait_for_IRQ3();
                    join_any
                    disable fork;
                    isr.start(m_sequencer);
                end
            end
        join_any
    endtask
endclass

3.2 中断服务例程(ISR)

class isr extends uvm_sequence #(transaction);
    `uvm_object_utils(isr)
    
    task body;
        m_sequencer.grab(this);  // 抢占sequencer
        
        // 读取中断状态寄存器
        read_status_reg(32'h0010_0000);
        
        // 根据中断位清除状态
        if (status[0]) clear_irq(0);
        if (status[1]) clear_irq(1);
        if (status[2]) clear_irq(2);
        if (status[3]) clear_irq(3);
        
        m_sequencer.ungrab(this); // 释放sequencer
    endtask
endclass

4. 关键技术点

4.1 序列抢占机制

方法	作用描述	使用场景
grab()	独占sequencer资源	ISR开始前
ungrab()	释放sequencer控制权	ISR完成后
lock()	排队等待sequencer（非抢占）	优先级较低的中断
unlock()	释放lock获得的sequencer控制权	顺序任务处理

4.2 中断优先级处理

graph LR IRQ3-->IRQ2 IRQ2-->IRQ1 IRQ1-->IRQ0 style IRQ3 fill:#f96 style IRQ2 fill:#f96 style IRQ1 fill:#f96 style IRQ0 fill:#f96

5. 验证注意事项

1. 中断竞争条件测试
2. 嵌套中断处理验证
3. 中断屏蔽功能检查
4. 中断响应时间测量
5. 多核场景下的中断路由

6. 典型调试场景

`uvm_info("ISR_DEBUG", $sformatf("检测到IRQ[%0d]触发", irq_id), UVM_LOW)
`uvm_info("ISR_DEBUG", "开始清除中断状态", UVM_MEDIUM)
`uvm_info("ISR_DEBUG", "sequencer控制权已释放", UVM_HIGH)

7. 最佳实践

1. 为不同中断源创建独立ISR序列
2. 在virtual sequence中协调多个中断
3. 使用config_db动态配置中断优先级
4. 添加覆盖率收集点：

covergroup interrupt_cg;
    coverpoint irq_id {
        bins irq0 = {0};
        bins irq1 = {1};
        bins irq2 = {2};
        bins irq3 = {3};
    }
endgroup

重要提示：

1. grab/ungrab需成对使用以避免资源锁死
2. ISR执行时间应短于中断间隔
3. 建议结合uvm_event实现跨组件同步