图片 数字IC经典电路设计 经典电路设计是数字IC设计里基础中的基础,盖大房子的第一部是打造结实可靠的地基,每一篇笔者都会分门别类给出设计原理、设计方法、verilog代码、Testbench、仿真波形 begin dout <= 1'b0; //同步复位 end else begin dout <= din; end end endmodule 该代码常常会被综合成如下电路: 图片 Testbench = 1; #10 rst_n = 0; #10 rst_n = 1; din = 1; #300; $finish; end endmodule 仿真结果如下
波形显示效果 实现效果: 显示原理: verilog仿真时,输出多位位宽的数据,通过不同时刻的高电平数据来构成字的形状。 所需软件 (1)字模软件,PCtoLCD; (2)Vivado或者Modelsim等能运行verilog TestBench仿真的工具; 3. 取模的操作步骤 首先取字模,设置字体大小是16x16,即一个汉字占16行16列,一个数字或者字母、空格占16行8列,由此可以设置verilog输出数据的位宽是16,恰好对应16行数据。 (3)取模走向 顺向,高位在前,低位在后,正好和verilog输出一致,verilog定义输出reg [15:0] data即可。 (4)输出数制 十六进制。 显然,verilog只要设置一个[15:0] data,每个clk输出一列,就完成了扫描输出。 4. Verilog代码 不需要设置例化模块,只需要一个TestBench即可。
图片 图片 1.3 单比特“握手协议”verilog代码 verilog代码 //单比特快到慢“握手协议” module cdc_sbit_handshake( input aclk, // `timescale 1ns/1ps //仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps module cdc_sbit_handshake_tb; //信号申明 reg aclk; reg arst_n 具体代码可参考链接:Verilog 跨时钟域传输:慢到快 verilog代码 //同步模块工作时钟为 100MHz 的模块 //异步数据对来自工作时钟为 20MHz 的模块 module delay_sample 代码|Testbench|仿真结果),对异步FIFO介绍很详细并且总结了若干重要问题。 `timescale 1ns/1ps;//仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps module async_fifo_tb #( parameter DATA_DEPTH = 8,
--- --- 数字IC经典电路设计 经典电路设计是数字IC设计里基础中的基础,盖大房子的第一部是打造结实可靠的地基,每一篇笔者都会分门别类给出设计原理、设计方法、verilog代码、Testbench 、仿真波形。 图片 根据状态转移图写出对应的verilog代码2.2 verilog代码 //使用状态机设计模三序列检测器 module sequence_modulus3_detector( input 图片 仿真结果如上图所示,分析标记的几组数据: 输入序列1,十进制为1,无法被3整除,输出mod3等于0; 输入序列11,十进制为3,可被3整除,输出mod3等于1; 输入序列111,十进制为7,无法被 不定期检查、补充、纠错,欢迎随时交流纠错 最后修改日期:2023.4.29 软件版本: 仿真软件:Modelsim 10.6c 绘图软件:亿图图示 描述语言:verilog
图片 --- --- 数字IC经典电路设计 经典电路设计是数字IC设计里基础中的基础,盖大房子的第一部是打造结实可靠的地基,每一篇笔者都会分门别类给出设计原理、设计方法、verilog代码、Testbench 、仿真波形。 [width - 1 : 0] gray ); //二进制数逻辑右移与自身进行异或逻辑运算 assign gray = (bin >> 1) ^ bin; endmodule 2.3 Testbench `timescale 1ns/1ps; //仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps module bin2gray_tb(); parameter width = 4; //定义数据的位宽参数为4 不定期检查、补充、纠错,欢迎随时交流纠错 最后修改日期:2023.5.07 软件版本: 仿真软件:Modelsim 10.6c 绘图软件:亿图图示 描述语言:verilog
FPGA中仿真概念 需要对输入Verilog或VHDL的设计进行仿真,以检查设计的功能正确性。对于HDL RTL功能,需要使用不可综合的Verilog结构编写测试台。 示例9.1 Verilog阻塞赋值的仿真 波形9.1 Verilog阻塞赋值的仿真结果 示例9.2 Verilog非阻塞赋值的仿真 表9.1 always和initial之间的差异 Initial 示例9.7使用Verilog HDL的四位环形计数器 示例9.8描述了环形计数器的testbench,并将激励施加到DUV上。 上述testbench产生波形9.7所示的结果。 如上所述,基本仿真可以通过编写testbench来执行,该testbench可以强制激励被测试的设计。对于复杂度较低的FPGA设计,这种方法是可行的。 示例9.8 Verilog环形计数器的testbench 波形9.7环形计数器的仿真结果
TestBench可以用VHDL或Verilog、SystemVerilog编写,本文以Verilog HDL为例。 FPGA设计必须采用Verilog中可综合的部分子集,但TestBench没有限制,任何行为级语法都可以使用。本文将先介绍TestBench中基本的组成部分。 stop用来指示仿真器停止TestBench仿真(建议每个TestBench中都有至少一个stop)。 ---- 设计规则 下面给出一些编写TestBench的基本设计规则: 了解仿真器特性:不同的仿真器由不同的特性、能力和性能差异,可能会产生不同的仿真结果。 将激励分散到多个逻辑块中:Verilog中的每个initial块都是并行的,相对于仿真时刻0开始运行。将不相关的激励分散到独立的块中,在编写、维护和更新testbench代码时会更有效率。
前言 如果你只是想检查Verilog文件的语法是否有错误,然后进行一些基本的时序仿真,那么Icarus Verilog 就是一个不错的选择。 本文将介绍如何使用Icarus Verilog来进行verilog文件的编译和仿真。 2. 许可证,安装文件中已经包含 GTKWave支持Verilog/VHDL文件的编译和仿真,命令行操作方式,类似gcc编译器,通过testbench文件可以生成对应的仿真波形数据文件,通过自带的GTKWave 可以查看仿真波形图,支持将Verilog转换为VHDL文件。 iverilog支持Windows、Linux和MacOS三大主流平台,截止2019年12月1日,最新版本v11-20190809下载: http://bleyer.org/icarus/iverilog-v11
testbench作用是什么? testbench就是对写的FPGA文件进行测试的文件。 如下图所示,仿真模型就好比是"一道菜"(Verilog design file),而输入是厨师给的"各种调料"(Stimulus),输出是这道菜的口味是否符合顾客的"预期口感"(Response)。 常用testbench语法 1.精度问题 编译器指令用以控制编译和预处理verilog代码,他们通过重音符号[`]来指明。重音符号常位于键盘的左上角。 11.系统函数 Verilog有一组预定义的系统函数,以$打头,执行与系统相关的操作,如仿真控制、文件读取等。下面我们讲一下一些常用的函数和任务。 1.$finish和$stop。 **$fopen的语法为: [mcd_names] = $fopen("[file_name]"); 至此,testbench文件的语法部分就告一段落,但是小编提醒:学verilog要知道verilog
一、 用Verilog文件调用VHDL 以Verilog文件为顶层文件,调用VHDL模块,testbench为Verilog文件。 4、编写testbench文件,FPGA_VHDL.vt,设置时钟周期为20ns,延时50ns后reset=1,aa=0,bb=1,每16个时钟,ss信号翻转一次; 5、仿真,调用出Modelsim ,选择testbench文件编译,设置仿真时长100us,执行仿真,仿真波形如下: 结论:时钟周期为20ns,reset在50ns时置高,计数cnter到15后回0,到零后ss电平翻转,当ss 5、仿真,调用出Modelsim,选择testbench文件编译,设置仿真时长100us,执行仿真,仿真波形如下: 结论:从波形可得,时钟周期为20ns,50ns后reset=1;ss每16个时钟周期电平翻转一次 仿真与设计初衷一致。 三、测试总结 1、Verilog调用VHDL比较简单,需要把VHDL的实体(entity)当成一个verilog模块(module),按verilog的格式调用。
它支持Verilog、VHDL以及他们的混合仿真,它可以将整个程序分步执行,使设计者直接看到他的程序下一步要执行的语句,而且在程序执行的任何步骤任何时刻都可以查看任意变量的当前值,可以在Dataflow 具体步骤如下: ⑴ 执行File->New->Source->verilog,或者直接点击工具栏上的新建图标,会出现一个verilog文档编辑页面,在此文档内设计者即可编辑测试台文件。 图11 start simulate 在主界面中会多出来一个Objects窗口,里面显示 Testbench 里定义的所有信号引脚,在Workspace里也会多出来一个Sim标签。 )和.sdo文件(时延文件)外,还生成了gate_work文件夹、verilog_libs文件夹;gate_work文件夹(可以叫工作库,也可以叫编译库)下存放了已编译的文件,verilog_libs文件夹下存放了仿真所需要的资源库 后面的操作与用testbench文本仿真的方法相同 。 ?
------数字IC经典电路设计经典电路设计是数字IC设计里基础中的基础,盖大房子的第一部是打造结实可靠的地基,每一篇笔者都会分门别类给出设计原理、设计方法、verilog代码、Testbench、仿真波形 数字分频器设计2.序列检测器设计3.序列发生器设计4.序列模三检测器设计5.奇偶校验器设计6.自然二进制数与格雷码转换7.线性反馈移位寄存器LFSR8.四类九种移位寄存器总结9.串并转换10.七种常见计数器总结11 三、异步FIFO设计实例(verilog代码与实例)要求:实现深度为8,数据位宽为8的异步FIFO,确保数据满足先入先出。 3.1 verilog代码//深度为8,数据位宽为8的异步FIFOmodule async_fifo #( parameter DATA_DEPTH = 8,//深度为8 parameter `timescale 1ns/1ps;//仿真时间单位1ns 仿真时间精度1psmodule async_fifo_tb #( parameter DATA_DEPTH = 8, parameter
数字IC经典电路设计 经典电路设计是数字IC设计里基础中的基础,盖大房子的第一部是打造结实可靠的地基,每一篇笔者都会分门别类给出设计原理、设计方法、verilog代码、Testbench、仿真波形。 ~din_r & din; assign down_edge = din_r & ~din; assign both_edge = din_r ^ din; 二、上升沿检测、下降沿检测、双边沿检测 Verilog ~din_r & din; assign down_edge = din_r & ~din; assign both_edge = din_r ^ din; endmodule RTL电路 图片 Testbench #5 rst_n = 0; #5 rst_n = 1; #10 din = 1; #20 din = 0; #40 $stop; end endmodule 仿真结果
数字IC经典电路设计 经典电路设计是数字IC设计里基础中的基础,盖大房子的第一部是打造结实可靠的地基,每一篇笔者都会分门别类给出设计原理、设计方法、verilog代码、Testbench、仿真波形。 序列检测器设计 3.序列发生器设计 4.序列模三检测器设计 5.奇偶校验器设计 6.自然二进制数与格雷码转换 7.线性反馈移位寄存器LFSR 8.四类九种移位寄存器总结 9.串并转换 10.七种常见计数器总结 11 代码描述、testbench、仿真结果。 verilog代码描述如下: //消除高电平毛刺 module burr_remove( input rst_n, //异步复位信号 input clk, 1.2 从硬件描述角度消除抖动(双边毛刺) verilog代码描述如下: //消除双边毛刺 module glitch_filter( input clk, input rst_n,
验证 在数字系统设计完成后,要用仿真来验证逻辑功能是否正确。在Verilog中,可以用testbench(测试平台)来检验代码。 编写testbench的一些基本原则如下: 1、Testbench要实例化设计的顶层模块,并给它提供输入激励(stimulus)。 2、设计(DUT)的输入激励要用'reg'类型声明。' 11、 在编写testbench时,可以设置断点,也可以单步执行。 12、 进行功能仿真时,最好进行受约束的随机仿真。受约束的随机仿真可以提供有效输入的随机组合。 当随机仿真运行很长时间时,它可以覆盖大部分的corner cases。在verilog中,可以使用$random在testbench中创建随机变量。 其他不可综合的部分,如testbench用仿真工具驱动。当设计非常大时,这种硬件加速验证方法能大幅度提高验证效率。
我们以一个简单的加法器为例,来看下如何用vcs+verdi仿真Verilog文件并查看波形。 C <= #`FFD A + B; end endmodule 我们再定义一个宏定义的文件: //macro_define.sv `define FFD 1ns 我们需要再定义一个testbench
大家推荐一款网页版的 Verilog代码编辑仿真验证平台,这个平台是国外的一家开源FPGA学习网站,通过 “https://hdlbits.01xz.net/wiki/Main_Page” 地址链接进入网页 ,在该网页上可以进行Verilog代码的编写、综合,而且最后还能够仿真出波形来验证设计代码的正确性,该验证平台是基于Icarus Verilog(简称iVerilog,比较著名的开源HDL仿真工具,也有对应的安装版本 )的,让你随时随地只需登录网页就能够享受Verilog编程仿真的乐趣! 再仔细观察会发现代码编辑区域中的上半部分就是Testbench,而下半部分则是RTL代码,再结合仿真出的波形来更看验证了这个想法。原来 RTL 代码和Testbench都写在了一个编辑框里。 11、该网页还有其他更多有趣的功能,如组合逻辑代码编写训练、时序逻辑代码编写训练、单片机嵌入式仿真等等,有兴趣的朋友可以自己探索,这里不再一一演示。
图片 --- --- 数字IC经典电路设计 经典电路设计是数字IC设计里基础中的基础,盖大房子的第一部是打造结实可靠的地基,每一篇笔者都会分门别类给出设计原理、设计方法、verilog代码、Testbench 、仿真波形。 1'b0 : 1'b1; //组合逻辑描述输出 endmodule 3.13Testbench `timescale 1ns/1ps //仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps module sequence_detect03 1'b0 : 1'b1; //组合逻辑描述输出 endmodule 3.23Testbench `timescale 1ns/1ps //仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps module sequence_detect04 不定期检查、补充、纠错,欢迎随时交流纠错 最后修改日期:2023.4.22 软件版本: 仿真软件:Modelsim 10.6c 绘图软件:亿图图示 描述语言:verilog
在testbench中,连接线的名字可以随意定义,建议和端口相同。 设置好testbench后,运行RTL 仿真。 ? 图6 :RTL仿真波形 对比波形和真值表,设计正确。 假设dataa、 datab、datac和datad都是位宽为8的数据,当sel为00时,选择dataa通过;当sel为01时,选择datab通过;当sel为10时,选择datac通过;当sel为11时 verilog规定,在always语句中被赋值的变量,应该定义为“reg”类型。 ? 图11 :mux4_1的RTL视图 设计完成后,输入testbench代码。 verilog中提供了repeat语句,用来减少人工输入。 ? 图13 :两种等效的赋值方式 输入testbench后,进行综合分析。 设置testbench,运行RTL仿真。 ? 图14:RTL仿真图 经过分析,符合四选一多路选择器的设计。 ? - End -
)中就曾提到,隔行如隔山,做芯片的人永远无法理解只做FPGA样机的人在某些情况下不做仿真就直接上板的做法,非芯片设计出身只做FPGA样机的人也不知道这个世界上还存在更为高效的Verilog或VHDL语言的仿真工具和仿真方法 /testbench/testbench.v > testbench.tmp cp ../testbench/testbench.v .. 采用ModelSim单独仿真 1、整理RTL代码及仿真代码 如果要用ModelSim单独仿真,并且需要搭建类似于上面描述的采用脚本形式来仿真的仿真环境,那么第一步就需要从Vivado工程中把相应的Verilog verilog或者VHDL文件存储的,建仿真环境时,只需要到Quartus的安装路径下找一个叫EDA的目录下找sim_lib的子目录下找相应的.v文件添加到仿真工程里就可以了,常见的库文件主要有三个,220model.v 搭建一个完善的仿真验证环境固然麻烦,但一旦做好之后,事半功倍,效率会大幅度的提升。本文中提到的仿真环境仅仅是一种最简单的只有Verilog代码的仿真环境,在验证复杂度和便捷性等方面都差的很远远。