FPGA程式設計基礎(二)--常用行為模擬描述

1、常用的行為模擬描述語句

利用迴圈完成遍歷

for、while語句常用於完成遍歷測試。當設計程式碼包含了多個工作模式，那麼就需要對各種模式都機型遍歷測試，如果手動完成每種模式的測試，則將造成非常大的工作量。利用for迴圈，通過迴圈下標來傳遞各種模式的配置，不僅可以有效減少工作量，還能保證驗證的完備性，不會漏掉任何一種模式。

(1) for迴圈模擬

可綜合檔案：

module signedMul(
		input clk,
		input rstn,
		input [7:0] a,
		input [7:0] b,
		output [15:0] q
    );
    
     reg signed[7:0] ra;
     reg signed[7:0] rb;
    
    always @(posedge clk or negedge rstn) begin
    		if(~rstn) begin
    			ra <= 0;
    			rb <= 0;
    		end
    		else begin
    			ra <= a;
    			rb <= b;
    		end
    end
		assign q = ra * rb;

endmodule

激勵檔案：

module tb_sigendMul;

	// Inputs
	reg clk;
	reg rstn;
	reg [7:0] a;
	reg [7:0] b;

	// Outputs
	wire [15:0] q;

	// Instantiate the Unit Under Test (UUT)
	signedMul uut (
		.clk(clk), 
		.rstn(rstn), 
		.a(a), 
		.b(b), 
		.q(q)
	);
	
	//迴圈引數
	parameter mod_num = 5;
	integer i;
	
	
	initial begin
		forever #10 clk = ~clk;
	end
	initial begin
		// Initialize Inputs
		clk = 0;
		rstn = 0;
		a = 0;
		b = 0;
		#20 rstn = 1; //使能
		for(i=0;i<(mod_num-1);i= i +1)
		begin
			case(i)
				0:begin
					#20;
					a = 2;
					b = -2;
				end
				
				1:begin
					#20;
					a = 5;
					b = 127;
				end
				
				2:begin
					#20;
					a = -127;
					b = -2;
				end
				
				3:begin
					#20;
					a = 100;
					b = 5;
				end
				
				4:begin
					#20;
					a = 0;
					b = -1;
				end
			endcase
		end
		
        
		// Add stimulus here

	end
      
endmodule

(2) 迴圈語句的異常處理

通常，迴圈語句都會有一個“正常”的出口，比如當迴圈次數達到了迴圈計數器所指定的次數或while表示式不再為真。然後，使用disable語句可以退出任何迴圈，能夠終止任何begin....end塊的執行，從緊接這個塊的下一條語句繼續執行。

disable語句的典型示例

(3) wait語句

wait語句是一種不可綜合的電平觸發事件控制語句，有如下兩種形式：

(1) wait(條件表示式) 語句/語句塊；

(2) wait(條件表示式)；

對於第一種形式，語句塊可以是序列塊(begin...end)或並行塊(fork...join)。當條件表示式為真再開始執行。例如：

在第二種形式中，沒有包含執行的語句塊。當模擬執行到wait語句的執行，模擬程式繼續往下進行，如果wait條件表示式不為真，則模擬程式進入等待狀態，直到條件表示式為真。

激勵檔案：

module tb_wait;
	reg [7:0] q0_out;
	reg	flag;
	
	//initial初始化語句塊1
	initial begin
		flag = 0;
		#100 flag = 1;
		#100 flag = 0;
	end
	
	//initial初始化語句塊2
	initial begin
		q0_out = 0;
		wait(flag == 1) begin //wait語句
			q0_out = 100;
			#100;
		end
		q0_out = 255;

	end    
endmodule

(3) TASK和FUNCTION語句

task語句和function語句在模擬程式中發揮了最大優勢，可以將固定操作封裝起來，配合延時控制語句，可精確模擬大多數常用的功能模組，具備良好的可重用性。

例：完成平方操作

  module tb_tri;
      parameter bsize = 8;
      parameter clk_period = 2;
      parameter cac_delay = 6;
      reg  [(bsize-1):0] din;
      reg  [(2*bsize-1):0] dout;
      
      //定義完成3次方運算的task
      task tri_demo;
      	input signed [(bsize - 1):0] din;
      	output signed [(2*bsize-1):0] dout;
      	#cac_delay dout = din*din;
      endtask
      
      //在序列語句塊中呼叫完成3次運算的task
      initial begin
      	din = 0;
      end
      
      always #clk_period begin
      	din = din - 10;
      	//任務呼叫語句
      	tri_demo(din,dout);
      end
      
  endmodule