Testbench仿真腳本編寫指北

Note

由於 Quartus 的 VWF 仿真只能仿真很短的時間，而且 Vivado 仿真的時候也需要添加激勵信號，因此需要編寫 testbench 文件進行激勵仿真。

Testbench 文件結構#

編寫 testbench 的目的是為了測試 module 的功能、性能是否符合設計的預期。驗證設計的功能包括以下步驟：

產生合適的激勵波形：該激勵通常要覆蓋被測 HDL 模塊所有可能產生的輸入狀態；
將產生的激勵信號加入到 DUT 中並觀察其響應：即將 DUT 模塊例化的 Testbench 中，運行仿真測試；
將輸出的響應與期望值比較。
Testbench 的結構一般模塊如下：
``

module Test_bench_name();
// 01:信號或變量聲明定義
// --邏輯設計中輸入對應 reg 型
// --邏輯設計中輸出對應 wire 型
// 02:使用 ini[ti](https://bbs.elecfans.com/group_715)al 或 always 語句產生激勵
// 03:例化待測試DUT模塊
// 04:監控和比較輸出響應
endmodule

代碼示例#

時鐘激勵輸入示例#

/*----------------------------------------------------------------
時鐘激勵產生方法一：50%佔空比時鐘
----------------------------------------------------------------*/
parameter ClockPeriod=10; //參數化時鐘週期
initial
  begin
    clk_i=0;
    forever#(ClockPeriod/2) clk_i = ~clk_i;
end


/*----------------------------------------------------------------
時鐘激勵產生方法二：50%佔空比時鐘
----------------------------------------------------------------*/
initial
begin
  clk_i=0;
end
always #(ClockPeriod/2) clk_i=~clk_i;


/*----------------------------------------------------------------
時鐘激勵產生方法三：產生固定數量的時鐘脈衝
----------------------------------------------------------------*/
parameter ClockPeriod=10; //參數化時鐘週期
initial
begin
  clk_i=0;
  repeat(6)
  #(ClockPeriod/2) clk_i=~clk_i;
end


/*----------------------------------------------------------------
時鐘激勵產生方法四：產生非佔空比為 50%的時鐘
----------------------------------------------------------------*/
parameter ClockPeriod=10; //參數化時鐘週期
initial
begin
clk_i=0;
forever
  begin
    #((ClockPeriod/2)-2) clk_i=0;
    #((ClockPeriod/2)+2) clk_i=1;
    end
end

復位激勵輸入示例#

/*---------------------------------------------------------------- 
復位信號產生方法一：異步復位
----------------------------------------------------------------*/
initial
begin
  [rs](https://www.elecfans.com/tags/rs/)t_n_i=1;
  #100; rst_n_i=0;
  #100; rst_n_i=1; 
end
/*---------------------------------------------------------------- 
復位信號產生方法二：同步復位
----------------------------------------------------------------*/
initial
begin
  rst_n_i=1; clk_i = 0;
  @（negedge clk_i)
  rst_n_i=0;
  #100; //固定時間復位
  repeat(10) @（negedge clk_i); //固定週期數復位
  @（negedge clk_i)
  rst_n_i=1; 
end
always #5 clk_i=~clk_i;


/*---------------------------------------------------------------- 
復位信號產生方法三：復位任務封裝
----------------------------------------------------------------*/
task reset;
input [31:0] reset_time; //復位時間可調，輸入復位時間
  RST_ING=0; //復位方式可調，低電平或高電平
  begin
    rst_n=RST_ING; //復位中
    #reset_time; //復位時間
    rst_n_i=~RST_ING; //撤銷復位，復位結束
  end
endtask

仿真控制語句和系統任務描述#

/*---------------------------------------------------------------- 
仿真控制語句及系統任務描述
----------------------------------------------------------------*/
$stop  // 停止運行仿真，modelsim 中可繼續仿真
$stop(n) //帶參數系統任務，根據參數 0,1或2不同，輸出仿真信息
$finish //結束運行仿真，不可繼續仿真
$finish(n) //帶參數系統任務，根據參數 0,1或2不同，輸出仿真信息
//0:不輸出任何信息
//1:輸出當前仿真時刻和位置
//2:輸出當前仿真時刻、位置和仿真過程中用到的 memory 以及 CPU 時間的統計
$random //產生隨機數
$random % n //產生範圍-n 到 n 之間的隨機數
{$random} % n //產生範圍 0 到 n 之間的隨機數
/*----------------------------------------------------------------

文本讀取#

/*---------------------------------------------------------------- 
文本輸入方式：$readmemb/$readmemh
----------------------------------------------------------------*/
$readmemb/$readmemh("<數據文件名>",<存儲器名>);
$readmemb/$readmemh("<數據文件名>",<存儲器名>,<起始地址>);
$readmemb/$readmemh("<數據文件名>",<存儲器名>,<起始地址>,<結束地址>);
$readmemb:/*讀取二進制數據，讀取文件內容只能包含：空白位置，註釋行，二進制數
數據中不能包含位寬說明和格式說明，每個數字必須是二進制數字。*/
$readmemh:/*讀取十六進制數據，讀取文件內容只能包含：空白位置，註釋行，十六進制數
數據中不能包含位寬說明和格式說明，每個數字必須是十六進制數字。*/