1. 前言

在硬件電路中，為了使系統在異常情況下能自動復位，一般都需要引入看門狗(Watchdog)。看門狗其實就是一個定時器電路。當看門狗啟動后，計數器開始自動計數，經過一定時間，如果沒有被清零，計數器溢出就會對CPU產生一個復位信號使系統重啟（俗稱“被狗咬”）。系統正常運行時，需要在看門狗允許的時間間隔內對看門狗計數器清零（俗稱“喂狗”），不讓復位信號產生。如果系統不出問題，程序保證按時“喂狗”，一旦程序跑飛，沒有“喂狗”，系統“被咬”復位。

2. Heartbeat作用

UVM heartbeat在UVM中充當類似看門狗定時器的角色，我們可以設定它的定時長度，也就是在這時間內必須要喂狗，還可以設定heartbeat要監控的組件。uvm_heartbeat 監視測試環境中組件的活動，如果發現在指定的時間間隔內沒有活動，則 uvm_heratbeat 發出UVM_FATAL消息，導致模擬結束，可以在早期階段檢測仿真掛住，而不是在全局仿真超時到期時檢測：

• 這將有助于識別導致死鎖的組件；
• 通過提前終止仿真來節省仿真時間并釋放資源；

既然uvm_heartbeat類似于看門狗，那么在使用上，只需要關注以下三件事：

• 配置它的定時長度 (這段時間內沒有喂狗就終止仿真)
• 配置它需要監控的對象 (由哪些對象去喂狗)
• 設置多長時間喂狗 (正常情況下這個時間要小于步驟1的定時長度，除非TB或RTL出問題了)

3. Heartbeat內置函數

uvm_heartbeat 類派生自 uvm_object，它提供一組內置方法來方便用戶使用。有如下：

注意：uvm_event e 必須定期觸發，它會設置一個監視窗口。如果heartbeat監視器在該時間段內未發現任何活動，則會生成 HBFAIL UVM_FATAL消息。一般來說，事件e可以在無限循環中觸發，作為一個永遠持續的過程。

4. Heartbeat例子

根據heartbeat的作用和內置函數，舉個使用例子。

第一步創建喂狗的uvm_objection實例(假設為uvm_objection obj=new(“obj”))，這個objection需要傳遞給uvm_heartbeat和所有被監控組件，被監控組件需要定期去raise這個obj來達到喂狗的目的。

第二步創建觸發監控窗口的uvm_event實例(假設為uvm_event hb_e=new(“hb_e”))，這個event決定了多長時間去檢查下是否有組件喂狗了，也就是raise objection。

第三步就是創建uvm_heartbeat實例(假設為uvm_heartbeat hb=new("hb", this, obj))，在這里把obj傳遞進去了。

第四步設置uvm_heartbeat的工作模式，比如hb.set_mode(UVM_ANY_ACTIVE)。

第五步設置uvm_heartbeat觸發檢查的event和檢查對象，比如hb.set_heartbeat(hb_e,hb_comp)。這里面把event hb_e和監控組件列表comp傳遞給uvm_heartbeat了。

此時uvm_heartbeat就正式開始工作了，在hb_e每次被trigger()的時候，根據當前工作模式去檢查各個被監控組件是否有調用過obj.raise_objection(this)。如果沒有，就會停止仿真，表明驗證環境有異常情況。另外一點大家主要注意的是，被監控的多個組件raise的objection是同一個，也就是obj這個實例，因此需要在上層創建好obj之后，把句柄傳遞給各個被監控組件去raise。

以下為uvm_heartbeat監控兩個組件(compA和compB)的示意圖，uvm_heartbeat模式為UVM_ALL_ACTIVE。第一張圖，在檢查窗口內，compA和compB都有喂狗，檢查通過。第二張圖，在檢查窗口內，只有compB喂狗，compA沒有喂狗，因此檢查失敗，會報出UVM_FATAL。