Testbench仿真脚本编写指北

[!note]
由于 Quartus 的 VWF 仿真只能仿真很短的时间，而且 Vivado 仿真的时候也需要添加激励信号，因此需要编写 testbench 文件进行激励仿真。

Testbench 文件结构

编写 testbench 的目的是为了测试 module 的功能、性能是否符合设计的预期。验证设计的功能包括以下步骤：

1. 产生合适的激励波形：该激励通常要覆盖被测 HDL 模块所有可能产生的输入状态；
2. 将产生的激励信号加入到 DUT 中并观察其响应：即将 DUT 模块例化的 Testbench 中，运行仿真测试；
3. 将输出的响应与期望值比较。
   Testbench 的结构一般模块如下

module Test_bench_name();
// 01:信号或变量声明定义
// --逻辑设计中输入对应 reg 型
// --逻辑设计中输出对应 wire 型
// 02:使用 ini[ti](https://bbs.elecfans.com/group_715)al 或 always 语句产生激励
// 03:例化待测试DUT模块
// 04:监控和比较输出响应
endmodule

代码示例

时钟激励输入示例

/*----------------------------------------------------------------
时钟激励产生方法一：50%占空比时钟
----------------------------------------------------------------*/
parameter ClockPeriod=10; //参数化时钟周期
initial
  begin
    clk_i=0;
    forever#(ClockPeriod/2) clk_i = ~clk_i;
end


/*----------------------------------------------------------------
时钟激励产生方法二：50%占空比时钟
----------------------------------------------------------------*/
initial
begin
  clk_i=0;
end
always #(ClockPeriod/2) clk_i=~clk_i;


/*----------------------------------------------------------------
时钟激励产生方法三：产生固定数量的时钟脉冲
----------------------------------------------------------------*/
parameter ClockPeriod=10; //参数化时钟周期
initial
begin
  clk_i=0;
  repeat(6)
  #(ClockPeriod/2) clk_i=~clk_i;
end


/*----------------------------------------------------------------
时钟激励产生方法四：产生非占空比为 50%的时钟
----------------------------------------------------------------*/
parameter ClockPeriod=10; //参数化时钟周期
initial
begin
clk_i=0;
forever
  begin
    #((ClockPeriod/2)-2) clk_i=0;
    #((ClockPeriod/2)+2) clk_i=1;
    end
end

复位激励输入示例

/*---------------------------------------------------------------- 
复位信号产生方法一：异步复位
----------------------------------------------------------------*/
initial
begin
  [rs](https://www.elecfans.com/tags/rs/)t_n_i=1;
  #100; rst_n_i=0;
  #100; rst_n_i=1; 
end
/*---------------------------------------------------------------- 
复位信号产生方法二：同步复位
----------------------------------------------------------------*/
initial
begin
  rst_n_i=1; clk_i = 0;
  @（negedge clk_i)
  rst_n_i=0;
  #100; //固定时间复位
  repeat(10) @（negedge clk_i); //固定周期数复位
  @（negedge clk_i)
  rst_n_i=1; 
end
always #5 clk_i=~clk_i;


/*---------------------------------------------------------------- 
复位信号产生方法三：复位任务封装
----------------------------------------------------------------*/
task reset;
input [31:0] reset_time; //复位时间可调，输入复位时间
  RST_ING=0; //复位方式可调，低电平或高电平
  begin
    rst_n=RST_ING; //复位中
    #reset_time; //复位时间
    rst_n_i=~RST_ING; //撤销复位，复位结束
  end
endtask

仿真控制语句和系统任务描述

``

/*---------------------------------------------------------------- 
仿真控制语句及系统任务描述
----------------------------------------------------------------*/
$stop  // 停止运行仿真，modelsim 中可继续仿真
$stop(n) //带参数系统任务，根据参数 0,1或2不同，输出仿真信息
$finish //结束运行仿真，不可继续仿真
$finish(n) //带参数系统任务，根据参数 0,1或2不同，输出仿真信息
//0:不输出任何信息
//1:输出当前仿真时刻和位置
//2:输出当前仿真时刻、位置和仿真过程中用到的 memory 以及 CPU 时间的统计
$random //产生随机数
$random % n //产生范围-n 到 n 之间的随机数
{$random} % n //产生范围 0 到 n 之间的随机数
/*----------------------------------------------------------------

文本读取

/*---------------------------------------------------------------- 
文本输入方式：$readmemb/$readmemh
----------------------------------------------------------------*/
$readmemb/$readmemh("<数据文件名>",<存储器名>);
$readmemb/$readmemh("<数据文件名>",<存储器名>,<起始地址>);
$readmemb/$readmemh("<数据文件名>",<存储器名>,<起始地址>,<结束地址>);
$readmemb:/*读取二进制数据，读取文件内容只能包含：空白位置，注释行，二进制数
数据中不能包含位宽说明和格式说明，每个数字必须是二进制数字。*/
$readmemh:/*读取十六进制数据，读取文件内容只能包含：空白位置，注释行，十六进制数
数据中不能包含位宽说明和格式说明，每个数字必须是十六进制数字。*/