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 `timescale 1ns/1ps //仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps module sequence_modulus3_detector_tb(); //信号申明 reg clk; reg 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。
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。
------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 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 wr_ptr_gray_r2) begin fifo_empty <= 1; end else begin fifo_empty <= 0; endendendmodule3.2 Testbench `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 $stop; end endmodule 仿真结果
数字IC经典电路设计 经典电路设计是数字IC设计里基础中的基础,盖大房子的第一部是打造结实可靠的地基,每一篇笔者都会分门别类给出设计原理、设计方法、verilog代码、Testbench、仿真波形。 代码描述、testbench、仿真结果。 verilog代码描述如下: //消除高电平毛刺 module burr_remove( input rst_n, //异步复位信号 input clk, : 图片 --- --- verilog代码描述如下: //消除低电平毛刺 module burr_remove( input rst_n, //异步复位信号 input 1.2 从硬件描述角度消除抖动(双边毛刺) verilog代码描述如下: //消除双边毛刺 module glitch_filter( input clk, input rst_n,
testbench作用是什么? testbench就是对写的FPGA文件进行测试的文件。 如下图所示,仿真模型就好比是"一道菜"(Verilog design file),而输入是厨师给的"各种调料"(Stimulus),输出是这道菜的口味是否符合顾客的"预期口感"(Response)。 常用testbench语法 1.精度问题 编译器指令用以控制编译和预处理verilog代码,他们通过重音符号[`]来指明。重音符号常位于键盘的左上角。 11.系统函数 Verilog有一组预定义的系统函数,以$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
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 当对要仿真的目标文件进行仿真时需要给文件中的各个输入变量提供激励源,并对输入波形进行的严格定义,这种对激励源定义的文件称为Testbench,即测试台文件。下面先讲一下Testbench的产生方法。 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。 )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 。 ?
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
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
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。 仿真testbench文件leddemotb.v,内容如下: `timescale 1ns/100ps module led_demo_tb; parameter SYSCLK_PERIOD = 10
)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。
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 2.2 verilog代码 实现一个深度为16、位宽为4的单端口RAM。 `timescale 1ns/1ps;////仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps module ram_single_port_tb(); parameter DATA_WIDTH = 4; 3.2 verilog代码 实现一个深度为16、位宽为4的真双端口RAM。 4.2 verilog代码 实现一个深度为16、位宽为4的伪双端口RAM。
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。
、Verilog HDL”。 3.3 编写仿真文件 我们在 Quartus II 软件页面的菜单栏中,我们找到【Processing】→【Start】→【Start TestBench Template Writer】按钮并点击,这时 为了让读者能够更好的理解仿真,这里我们就简单介绍一下 TestBench 源代码:代码的第 1 行,表示仿真的单位时间为 1ps,精度为 1ps。 想要进行仿真首先要规定时间单位,我们建议大家最好在 Testbench 里面统一规定时间单位,不要在工程代码里定义,因为不同的模块如果时间单位不同可能会为仿真带来一些问题,timescale 是 Verilog 模块中的信号连接到我们的 TestBench 模块中。