SystemC中的端口和信号

      芯片通过管脚与电路板上其它芯片或者元件通信，管脚有输入、输出和双向管脚。在SystEMC中，模块通过端口(Port)与其它模块通信。端口也分为输入(input)、输出(output)和双向端口（inout）。一个模块的端口或者通过信号(Signal)与其它模块的端口相连（其逻辑关系如图1），或者与子/父模块的端口直接相连（其逻辑关系如图2）。端口与信号的连接，以及端口和端口的直接连接在SystEMC中称作绑定。
 

图1 模块的端口通过信号相连

 

图2端口和端口直接相连

      端口的数据类型可以是以下类型：
      (1)常见C++数据类型，如long、int、char、short、float、double。

      (2)SystemC专有数据类型，如sc_int<n>、sc_uint<n>、sc_bigint<n>、sc_biguint<n>、sc_bit、sc_logIC、sc_bv<n>、sc_lv<n>、sc_fixed、sc_ufixed、sc_fix、sc_ufix。

      (3)用户自定义结构。如

1. typedef struct _frame{  
2.      unsigned short frame_control;  
3.      unsigned short duration_id;  
4.      char source_addr[6];  
5.      char destination_addr[6];  
6. unsigned short sequence_control;  
7. char* body;  
8. unsigned fcs;  
9. } frame; 

      SystemC还支持抽象端口。假设接口direct_if的定义如下：

1.  class direct_if  
2.     : public virtual sc_interface  
3. {  
4.   public:  
5.   // direct BUS/Slave interface  
6.   virtual bool direct_read(int *data, unsigned int address) = 0;  
7.   virtual bool direct_write(int *data, unsigned int address) = 0;   
8.  
9.   }; // end class direct_if  
10.   #endif   

      那么下面的代码定义了一个抽象端口：
      sc_port<direct_if> arbiter_port;

      SystemC的端口定义了与特定端口类型相关的方法，如read()和write()都是基本的端口类型sc_in，sc_out，sc_inout的方法。下面的语句是等效的。
      mem[addr.read()]=wr_data.read();
      mem[addr.read()]=wr_data;//C++编译器提供默认转换

      而下面的语句是非法的：
      mem[addr]=wr_data.read();

      因为addr是sc_uint<8>类型，而数组的索引是unsigned int，C++编译器不能识别该默认转换。

      SystemC端口的定义方法如下：

      (1)输入端口：sc_in<端口数据类型>  端口名；

      (2)输出端口：sc_out<端口数据类型>  端口名；

      (3)双向端口：sc_inout<端口数据类型>端口名；

      (4)特殊情况：时钟的定义可以如下sc_in_clk 时钟名字；

      如sram8x256中的端口定义：

1.  sc_in_clk clk;                               
2.  sc_in<bool> wr_en;                   
3.  sc_in<sc_uint<8> >  wr_data;  
4.  sc_in<sc_uint<8> >  addr;  
5. sc_out<sc_uint<8> >  rd_data; 

      SystemC的端口和信号定义中大量的使用了模版类，如sc_in<sc_uint<8> >  addr。端口和信号的类型在一对尖括号（<>）中表示。sc_unit<8>中的8代表数据只有8位。注意在声明中sc_in<sc_uint<8> >中间有一个额外的空格，这是必须的。

      有时候需要声明一个端口向量，如计算机的数据和地址总线，这在SystemC中也是允许的，举例如下：

      sc_in<sc_logic> a[32];

      这句代码声明了a[0]到a[31]这32个端口，端口方向为输入，端口数据类型为sc_logic。信号也可以使用类似的办法声明：

      sc_signal<sc_logic> addr[16];

    上面这句代码声明了addr[0]到addr[15]这16个信号，信号类型为sc_logic。

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