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由于入门的测试文件很简单,所以一直以来也都是直接给出测试文件,直到今天才想着去总结一个测试文件的写法。这篇博客将根据HDLBits的题目来总结如何书写Testbench文件,肯定有不完善的地方,仅仅作为一次总结吧。
TestBench文件,又称为TB文件,是用来对设计文件进行测试的程序,它与设计文件不同的地方在于,它使用的语法可以是不可综合的,比较灵活,不仅仅可以使用Verilog来写Tb文件,还可以使用其他语言,例如sv等。 写好一个基本的测试文件比较简单,但是写好一个比较完善的测试文件还是比较具有挑战性的。 Tb文件包括那些组件呢?这个比较简单,所谓的变量定义,就是将待测试设计的输入在Tb文件中进行定义,方便后面对其数值进行设计。
待测试模块的输入定义为reg类型,因为我们要对其进行设计,输出定义为wire类型,它作为例化模块的输出,所以必须定义为wire类型。 例如,我们要测试一个D触发器:module dff(input clk,input d,input areset,output q;);reg q_mid;always@(posedge clk or posedge areset ) begin if(areset) q_mid <= 0; else q_mid <= d;endassign q = q_mid;endmodule
我们在写测试文件的时候,对其输入输出进行定义,如下:
module test_dff();// input definereg clk;reg d;reg areset;// output definewire q;//other parts//......endmodule
好了,这部分讲完了,进入下一部分,时钟生成。
对于时钟的设计,我们有两种写法,都是通过循环的方式来实现。
module test_dff();// input definereg clk;reg d;reg areset;// output definewire q;localparam PERIOD = 4;// clk generateinitial begin clk = 0; forever # (PERIOD/2) clk = ~clk; end//other parts//......endmodule
可以看到,时钟生成部分很容易,需要注意的是必须在initial的内容进行输入的设计(时钟也属于输入),可以这么说,测试文件的reg(输入)几乎都是在initial内部完成的,这是一种有时间顺序的系列行为。
另一种方式是使用always的方式来设计时钟,如下:module test_dff();// input definereg clk;reg d;reg areset;// output definewire q;localparam PERIOD = 4;// clk generateinitial begin clk = 0;endalways begin #(PERIOD/2) clk = ~clk;end//other parts//......endmodule
可以看出区别,这种方式是在initial里面首先将clk初始化为0,之后在initial外部进行clk循环反转设计。
这是规则,需要严格遵守。 介绍完这两种方式之后,我们来看看HDLBits中对应这一部分的例题: 原题复现: You are provided a module with the following declaration:module dut ( input clk ) ;
Write a testbench that creates one instance of module dut (with any instance name), and create a clock signal to drive the module’s clk input. The clock has a period of 10 ps. The clock should be initialized to zero with its first transition being 0 to 1.
好吧,给出我的设计:module top_module ( ); reg clk; initial begin clk = 0; forever #5 clk = ~clk; end dut inst_dut( .clk(clk) );endmodule
其实时钟也是输入,输入的设计和时钟的设计方式没有什么差别,只不过更加的多样化,我们可以使用task,function等等,当然也可以直接设计。
这里就不那么多废话了,突然感觉前面说了很多多余的东西,这里就怎么简单怎么来吧。 看这个例子: 原题复现: Create a Verilog testbench that will produce the following waveform for outputs A and B: 我的设计:module top_module ( output reg A, output reg B );// // generate input patterns here initial begin A = 0; B = 0; #10 A = 1; #5 B = 1; #5 A = 0; #20 B = 0; endendmodule
当然,在实际写tb文件时候,肯定不是这样的整体格式,这里是为了适应做相应的题目需要。
实际中的格式是:module top_module ( );// // generate input patterns here initial begin A = 0; B = 0; #10 A = 1; #5 B = 1; #5 A = 0; #20 B = 0; endendmodule
模块例化是测试文件中必须的,因为我们写测试文件的目的就是测试待测试模块。
举个例子,我们下面来测试一个与门: You are given the following AND gate you wish to test:module andgate ( input [1:0] in, output out);
Write a testbench that instantiates this AND gate and tests all 4 input combinations, by generating the following timing diagram:
我的设计:module top_module(); reg [1:0] in; wire out; initial begin in = 2'b00; #10 in = 2'b01; #10 in = 2'b10; #10 in = 2'b11; end andgate inst( .in(in), .out(out) );endmodule
module q7 ( input clk, input in, input [2:0] s, output out);
Write a testbench that instantiates module q7 and generates these input signals exactly as shown in the waveform above.
我的设计:module top_module(); reg clk; reg in; reg [2:0] s; wire out; initial begin clk = 0; forever begin #5 clk = ~clk; end end initial begin in = 0; s = 2; #10 s = 6; #10 in = 1; s = 2; #10 in = 0; s = 7; #10 in = 1; s = 0; #30 in = 0; end q7 inst( .clk(clk), .in(in), .s(s), .out(out) ); endmodule
在加上一个题目:
You are given a T flip-flop module with the following declaration:module tff ( input clk, input reset, // active-high synchronous reset input t, // toggle output q);
Write a testbench that instantiates one tff and will reset the T flip-flop then toggle it to the “1” state.
我的设计为:module top_module (); reg clk; reg reset; reg t; wire q; initial begin clk = 0; forever #2 clk = ~clk; end initial begin reset = 1; t = 0; #4 reset = 0; t = 1; end tff inst( .clk(clk), .reset(reset), .t(t), .q(q) ); endmodule
这篇博文就到这里吧,这是最基础,最简单的测试文件的写法,当然,基础很重要,在此基础上,才能够在上一层楼。
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