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：

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；
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；
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
initialbeginclk_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
beginclk_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
beginclk_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;
foreverbegin#((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
beginrst_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beginrst_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。*/