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9、tlm 事务交互通信

news 来源：原创 2025/5/25 11:09:36

1、TLM（Transaction-Level Modeling）是 SystemC 的高级建模方法，用于描述系统的通信行为，特别是在硬件设计和验证中。TLM 是 SystemC 的一部分，用于提高仿真的效率和抽象性。以下是 TLM 的核心知识以及关键概念。
2、 TLM通信模型
TLM 定义了一种通过事务（Transaction）交换信息的通信方式，事务通常是对数据块的抽象。TLM 主要支持以下两种通信模型：

TLM-1: 以功能建模为主，使用函数调用（如 write() 和 read()）来传递数据。
TLM-2.0: 支持更高级别的通信，包含阻塞和非阻塞接口，广泛用于存储器建模和片上网络（NoC）的开发。
3、事务(Transaction)
定义： TLM的基本单位，是对数据或控制信息的一种抽象表示。
表示方式：通常用 tlm::tlm_generic_payload 来表示。

tlm_generic_payload的主要字段：
Command：表示读或写操作；
Address：目标地址；
Data Pointer：指向数据的指针；
Data Length：数据长度；
Byte Enable：表示哪些字节是有效的；
Stream Width：流数据的步长；
Response Status：表示事务执行结果。

例如：
#include <tlm.h>

tlm::tlm_generic_payload payload;
payload.set_command(tlm::TLM_WRITE_COMMAND);
payload.set_address(0x1000);
payload.set_data_length(4);
4、 TLM通信接口
TLM定义了两种通信接口：

阻塞接口(Blocking Interface)：
使用函数调用，完成后返回；
常用函数：b_transport()。
非阻塞接口(Non-blocking Interface)：
分两个阶段完成通信（请求和响应）。
常用的函数：nb_transport_fw()和nb_transport_bw()。
tlm::tlm_generic_payload trans;
sc_time delay = SC_ZERO_TIME;

// 阻塞传输示例
initiator_socket->b_transport(trans, delay);

5、 TLM通信方向
**Forward Path（前向路径）：**发起方向目标方发送请求。
**Backward Path（后向路径）：**目标方向发起方发送响应。
6、 TLM延时模型
TLM支持对延时的建模：

时间精确建模：在事务中记录通信的延时。
零延时模型：忽略通信延时，只模拟功能行为。
延时通过sc_time传递。
sc_time delay = sc_time(10, SC_NS); // 延时10ns
initiator_socket->b_transport(trans, delay);
7、Socket
TLM-2.0 使用 Socket 来连接模块，常用的 Socket 有：

tlm::tlm_initiator_socket<>: 发起事务的模块（Initiator）。
tlm::tlm_target_socket<>: 接收事务的模块（Target）。
tlm::tlm_initiator_socket<> initiator_socket;
tlm::tlm_target_socket<> target_socket;
8、事务流程
阻塞传输（b_transport）

发起方调用目标方的 b_transport() 函数。
适合简单、时间无关的模型。

非阻塞传输 (nb_transport)
分为前向和后向路径，适合更复杂的系统。
使用状态机进行阶段管理。
tlm::tlm_sync_enum nb_transport_fw(tlm::tlm_generic_payload& trans,
tlm::tlm_phase& phase,
sc_time& delay) {
// 实现前向路径逻辑
}
9、通信阶段（Phase）
TLM-2.0 使用 tlm::tlm_phase 枚举定义不同的事务阶段，例如：V

tlm::BEGIN_REQ: 请求开始。
tlm::END_REQ: 请求结束。
tlm::BEGIN_RESP: 响应开始。
tlm::END_RESP: 响应结束。

10、完整示例
Initiator 模块

#include <tlm.h>
#include <systemc>
#include <iostream>

struct Initiator : sc_core::sc_module {
tlm::tlm_initiator_socket<> socket; //tlm::tlm_initiator_socket<> 尖括号为空时，会使用默认的模板参数 tlm::tlm_base_protocol_types。tlm::tlm_base_protocol_types 是一个预定义的结构体，它定义了标准的 TLM 协议类型，涵盖了通用事务有效负载 tlm::tlm_generic_payload 以及同步接口类型

SC_CTOR(Initiator) {
SC_THREAD(process);
}

void process() {
tlm::tlm_generic_payload trans;
sc_time delay = SC_ZERO_TIME;

trans.set_command(tlm::TLM_WRITE_COMMAND);
trans.set_address(0x1000);
uint32_t data = 42;
trans.set_data_ptr(reinterpret_cast<unsigned char*>(&data));
trans.set_data_length(4);

socket->b_transport(trans, delay);

if (trans.get_response_status() == tlm::TLM_OK_RESPONSE) {
std::cout << "Transaction successful" << std::endl;
}
}
};

Target 模块

#include <tlm.h>
#include <systemc>
#include <iostream>

struct Target : sc_core::sc_module {
tlm::tlm_target_socket<> socket;

SC_CTOR(Target) {
socket.register_b_transport(this, &Target::b_transport);
}

void b_transport(tlm::tlm_generic_payload& trans, sc_time& delay) {
std::cout << "Transaction received at address: " << trans.get_address() << std::endl;
trans.set_response_status(tlm::TLM_OK_RESPONSE);
}
};
顶层模块

#include <systemc>
#include "Initiator.h"
#include "Target.h"

int sc_main(int argc, char* argv[]) {
Initiator initiator("Initiator");
Target target("Target");

initiator.socket.bind(target.socket);

sc_start();
return 0;
}