testbench

第六讲testbench编写系统任务和函数Testbench6.1verilog对验证的支持在数字电路的设计过程中，仿真与验证是一个重要的环节，它能检查所设计的电路是否符合要求。Verilog提供系统任务和函数支持仿真与验证。在VerilogHDL语言中每个系统函数和任务前面都用一个标识符$来加以确认。这些系统函数和任务提供了非常强大的功能。1.仿真时间访问仿真时间$time,$realtime,和$stime函数返回当前仿真时间。这些函数的返回值使用调用模块中`timescale定义的时间单位$time返回一个64位整数时间值。$stime返回一个32位整数时间值。$realtime返回一个实数时间值。$stime函数返回一个32位整数时间值。对大于232的时间，返回模232的值。使用它可以节省显示及打印空间。`timescale10ns/100psmoduletop;regin1;notm1(o1,in1);initialbegin$timeformat(-9,2,ns,10);in1=0;#8in1=1;#10$display(%t%b%b,$realtime,in1,o1);#10$finish;endendmodule在这个例子中，显示的时间为：180.00nsunit：0到-15之间的整数，表示时间度量(s,fs),10-nprecision：要显示的十进制小数位数。suffix：在时间值后显示的字符串min_width：显示前三项的最小宽度若使用多个`timescale，以最小的时间精度显示时间值。可用系统任务$timeformat结合格式符%t全局控制时间显示方式。$timeformat系统任务的语法为：$timeformat(unit,precision,suffix,min_width)；输出格式化时间信息`timescale1ns/10psmoduletop;regin1;not#9.53n1(o1,in1);initialbegin$display(timerealtimestime\tin1\to1);$timeformat(-9,2,ns,10);$monitor(%d%t%d\t%b\t%b,$time,$realtime,$stime,in1,o1);in1=0;#10in1=1;#10$finish;endendmoduletimerealtimestimein1o100.00ns00x109.53ns10011010.00ns10112019.53ns2010输出格式化时间信息对#延迟，Verilog将延迟值舍入最近(四舍五入)时间精度值。例如，上面的例子修改为：`timescale1ns/100psnot#9.42n1(o1,in1);结果为：timerealtimestimein1o100.00ns00x99.40ns9011010.00ns10111919.40ns1910`timescale1ns/100psnot#9.49n1(o1,in1);结果为：timerealtimestimein1o100.00ns00x99.50ns9011010.00ns10111919.50ns19102.显示信号值—①$display$display输出参数列表中信号的当前值。语法：$display([“format_specifiers”,]argument_list)$display输出时自动换行。$display($time,“%b\t%h\t%d\t%o”,sig1,sig2,sig3,sig4);$display($time,“%b\t”,sig1,“%h\t”,sig2,“%d\t”,sig3,“%o”,sig4);$display支持二进制、八进制、十进制和十六进制。缺省基数为十进制。$display(sig1,sig2,sig3,sig4);$displayb(sig1,sig2,sig3,sig4);$displayo(sig1,sig2,sig3,sig4);$displayh(sig1,sig2,sig3,sig4);%h%o%d%b%c%s%v%m%thexoctaldecimalbinaryASCIIstringstrengthmoduletime\t\n\\\\1-3digitoctalnumber%0dtab换行反斜杠双引号上述的ASCII表示无前导0的十进制数格式符转义符moduledisp;reg[31:0]rval;pulldown(pd);initialbeginrval=101;$display(rval=%hhex%ddecimal,rval,rval);$display(rval=%ootal%bbinary,rval,rval);$display(rvalhas%casciicharactervalue,rval);$display(pdstrengthvalueis%v,pd);$display(currentscopeis%m);$display(%sisasciivaluefor101,101);$display(simulationtimeis%t,$time);endendmodulerval=00000065hex101decimalrval=00000000145octal00000000000000000000000001100101binaryrvalhaseasciicharactervaluepdstrengthvalueisStXcurrentscopeisdispeisasciivaluefor101simulationtimeis0显示信号值—②$write和$strobe$write与$display相同，不同的是不会自动换行。$write($time,“%b\t%h\t%d\t%o\t”,sig1,sig2,sig3,sig4);$strobe与$display相同，不同的是在仿真时间前进之前的信号值。而$display和$write立即显示信号值。也就是说$strobe显示稳定状态信号值，而$display和$write可以显示信号的中间状态值。$strobe($time,“%b\t%h\t%d\t%o\t”,sig1,sig2,sig3,sig4);$write和$strobe都支持多种数基，缺省为十进制。$writeb$strobeb$writeo$strobeo$writeh$strobeh下面是模块textio仿真的输出：$writeb输出：0xxxxxxxxx注意data是32位数据，由8位十六进制数表示。时间以没有前导零的十进制形式输出。缺省情况下，值以十进制显示，忽略前导零，与%0d格式符相同。可以在一个格式化符前插入一个0使Verilog忽略开头的零。$displayh：00000000000000f000000101注意当前时间，一个64位量，需要16个十六进制的数。$display：1020$strobe：1030moduletextio;regflag;reg[31:0]data;initialbegin$writeb(%d,$time,,%h\t,data,,flag,\n);#15flag=1;data=16;$displayh($time,,data,,flag);endinitialbegin#10data=20;$strobe($time,,data);$display($time,,data);data=30;endendmodule3.监视信号值—$monitor$monitor持续监视参数列表中的变量。在一个时间片中，参数表中任何信号发生变化，$monitor将在仿真时间前进前显示参数表的信号值。后面的$monitor将覆盖前面的$monitor。可以用系统任务$monitoron和$monitoroff控制持续监视。$monitor支持多种基数。缺省为十进制。$monitor($time,“%b\t%h\t%d\t%o”,sig1,sig2,sig3,sig4);$monitor是唯一的不断输出信号值的系统任务。其它系统任务在返回值之后就结束。$monitor和$strobe一样，显示参数列表中信号的稳定状态值，也就是在仿真时间前进之前显示信号。在一个时间步中，参数列表中信号值的任何变化将触发$monitor。但$time,$stime,$realtime不能触发。任何后续的$monitor覆盖前面调用的$monitor。只有新的$monitor的参数列表中的信号被监视，而前面的$monitor的参数则不被监视。可以用$monitoron和$monitoroff系统任务控制持续监视，使用户可以在仿真时只监视特定时间段的信号。$monitor参数列表的形式与$display相同。$monitor支持多种基数。缺省为十进制。$monitorb$monitoro$monitorh4.文件输出$fopen打开一个文件并返回一个多通道描述符（MCD）。MCD是与文件唯一对应的32位无符号整数。如果文件不能打开并进行写操作，MCD将等于0。如果文件成功打开，MCD中的一位将被置位。以$f开始的显示系统任务将输出写入与MCD相对应的文件中。...integerMCD1;MCD1=$fopen(name_of_file);$fdisplay(MCD1,P1,P2,..,Pn);$fwrite(MCD1,P1,P2,..,Pn);$fstrobe(MCD1,P1,P2,..,Pn);$fmonitor(MCD1,P1,P2,..,Pn);$fclose(MCD1);...$fopen打开参数中指定的文件并返回一个32位无符号整数MCD，MCD是与文件一一对应的多通道描述符。如果文件不能打开并进行写操作，它返回0。$fclose关闭MCD指定的通道。输出信息到log文件和标准输出的四个格式化显示任务($display,$write,$monitor,$strobe）都有相对应的任务用于向指定文件输出。这些对应的任务（$fdisplay,$fwrite,$fmonitor,$fstrobe）的参数形式与对应的任务相同，只有一个例外：第一个参数必须是一个指定向何哪个文件输出的MCD。MCD可以是一个表达式，但其值必须是一个32位的无符号整数。这个值决定了该任务向哪个打开的文件写入。MCD可以看作由32个标志构成的组，每个标志代表一个单一的输出通道。...integermessages,broadcast,cpu_chann,alu_chann;initialbegincpu_chann=$fopen(cpu.dat);if(!cpu_chann)$finish;alu_chann=$fopen(alu.dat);if(!alu_chann)$finish;//channeltobothcpu.datandalu.datmessages=cpu_chann|alu_chann;//channeltobothfiles,standardout,andverilog.logbroadcast=1|messages;endalways@(posedgeclock)//printthefollowingtoalu.dat$fdisplay(alu_chann,acc=%hf=%ha=%hb=%h,acc,f,a,b);/*ateveryresetprintamessagetoalu.dat,cpu.dat,standardoutputandtheverilog.logfile*/always@(negedgereset)$fdisplay(broadcast,systemresetattime%d,$time);...必须声明为integer通道0（编号为1）为标准输出及verilog.