十天学会FPGA之三——testbench的写法

时间：2024-07-30 来源：网络搜集关于我们 0

星座：水瓶座

作者：东哥

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testbench是什么

废话不多说直接上干货，testbench就是对写的FPGA文件进行测试的文件，可以是verilog也可以是VHDL。verilog和VHDL的国际标准里面有很多不能被综合实现的语句，比如initial，forever，repeat，延时语句#1等等，这些语句就是用来测试的时候使用的。运行环境一般是ise或者vivado自带的仿真工具，或者如modelsim一样的第三方仿真工具。

testbench测试的机制是什么

任何一个设计好的模块（比如第一讲的PWM产生模块），都有输入和输出，此模块是否满足要求就是看给定满足要求的输入，是否能够得到满足要求的输出。所以testbench的测试机制就是：用各种verilog或者VHDL语法，产生满足条件的激励信号（也就是对被模块的输入），同时对模块的输出进行捕捉，测试输出是否满足要求。如下图，产生激励输出验证模块两个模块都属于testbench，最好的输出验证模块最终只需要给一个pass和fail的答案出来就可以了。不管是用一个信号表示pass和fail还是用$display()函数打印，最终简单明了的给出过或者不过的信息就好了。请大家写仿真文件的时候尽量做到这点。

testbench运行顺序之谜

首先，跟大家解释一点，所有testbench本质上都是串行执行，因为在CPU环境下，没有可靠并行执行的能力

。所有并行的语句，比如两个always模块，fork join语句块，都是软件模拟并行执行的。所以老一点的编译器，信号定义要在initial语句前面，initial的信号要先有初始值后面的语句才能从给定初值开始执行。所以大家写testbench的时候，要注意，最好先定义信号，再写initial语句，后面的语句交换顺序不影响，软件可以识别并按照IEEE标准的顺序去执行。

如果一个模块里面想用并行执行语句用fork join语句，顺序执行用begin end语句。initial语句可以写多个，都是并行执行的，当两个信号在initial冲突的时候，会先执行前面的initial的值。

常用testbench语句总结

时钟产生——always begin clk = 0; #1 clk = 1; #1; end 。注意这里的always后面没有@！没有@的时候always代表永远循环执行begin end之间的语句，如果有@，后面一定要加时钟，代表时钟边沿来到的时候顺序执行begin end里面的语句。没有@的always语句不可综合。

时间轴设置——timescale 仿真时间单位/时间精度; 比如`timescale 1ns / 1ps;代表仿真的时间轴单位是1ns，仿真工具仿真的最大精度只到1ps内的逻辑变化。

延时语句——#n; 代表延时n个时间轴单位。比如之前定义了`timescale 1ns / 1ps；如果后面写 #3；就代表延时3ns而不是延时3ps。

初始化——initial begin a=0; #100； a=1; end。testbench在运行起来之后，第一个进入初始化语句，并且只执行一次停在最后一句，然后才是后面的语句。由于begin end里面的语句是串行执行的，所以这句话代表a低电平100ns后永远为高。复位信号常常这样产生。

系统函数——$stop；代表运行到这一句停止仿真，$dispaly("pass")；代表在命令行显示pass这串字符。

等待语句——wait(条件表达式) 语句/语句块; 语句块可以是串行块（begin…end）或并行块（fork…join）。当逻辑表达式为“真”时，语句块立即得到执行；否则，暂停进程并等待，直到逻辑表达式变为“真”，再开始执行后面的语句。

关于verilog测试激励的语法请打开，里面有所有的仿真激励：

打开菜鸟教程——资料下载——选择“verilog最经典中文教程”

另外提一句：学verilog要知道verilog语句的执行顺序和机制，生成的对应时序，哪些语句可综合哪些不可综合。这是最基础的要求。

第一讲PWM产生代码测试文件解释

第一讲链接：

十天学会FPGA之一——ISE的使用

其实看了之前的链接大部分大家应该都能看明白了，现在只拣之前没讲的代码讲。