随着数字电路设计规模与复杂性的不断攀升,设计验证也变得愈发艰难与复杂。为应对这一挑战,验证工程师通常会借助一些验证工具与方法。
针对大型、百万门级的电路设计,通常会采用一套正式的验证工具。这些工具往往是商业化的,具备高级特性,如代码覆盖率分析、功能覆盖率分析、动态波形仿真等。这些工具能高效地完成大规模电路的验证工作,并确保电路的正确性。
相比之下,对于小型设计,测试bench与HDL仿真工具的应用更为普遍。这些仿真工具能帮助设计工程师验证电路的正确性,并发现潜在错误。HDL仿真工具因其易于操作与成本较低,被广泛采纳作为验证方法。
编写测试bench涉及以下关键任务:
测试bench通常使用VHDL、Verilog或System Verilog编写,这些语言仅用于仿真,不受综合过程中使用的RTL语言子集的语义约束。这使得测试bench编写更为灵活、易于维护。
使用`timescale指令设置仿真时间单位与精度,确保仿真过程的准确性。
时钟信号对时序逻辑至关重要,可通过简单代码生成。延时表示如`#2,表示从当前点后20个时间单位执行操作。
initial语句块用于行为仿真,可进行变量初始化,并支持综合。Verilog文件中的initial块并发执行,内部顺序执行。编写测试激励时,使用多个initial块可实现代码的分层与维护。
系统函数如`$finish与`$stop控制仿真流程,`$timeformat调整时间显示格式,`$display用于终端输出信息,`$monitor追踪变量变化。实际应用中,这些功能通过初始块调用。
测试激励示例:以移位寄存器为例,实现电路设计与测试。
自动化验证:在大型设计中,通过将预期结果存储成大型数组,与实际输出自动对比,能有效提高验证效率。通过观察check信号,定位问题并修正,直至验证通过。
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