FPGA实战演练逻辑篇67：测试脚本编写
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本文节选自特权同学的图书《FPGA设计实战演练（逻辑篇）》
配套例程下载链接：http://pan.baidu.com/s/1pJ5bCtt
Testbench的编写其实也没有想象中那么神秘，笔者简单的将其归纳为3个步骤。（特权同学，版权所有）
①对被测试设计的顶层接口进行例化。（特权同学，版权所有）
②给被测试设计的输入接口添加激励。（特权同学，版权所有）
③判断被测试设计的输出响应是否满足设计要求。（特权同学，版权所有）
相对而言，最后一步还要复杂一些，有时不一定只是简单的输出观察，可能还需要反馈一些输入值给待测试设计。（特权同学，版权所有）
例化的目的就是把待测试设计和testbench进行对接，和FPGA内部的例化是一个概念。那么如何进行例化呢？下面用一个简单实例来说明。（特权同学，版权所有）
//待测试的设计
module fpga_design(
clk,rst_n,a,b,c,d
);
input clk;
input rst_n;
input a,b,c;
output d;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if(!rst_n) d <= 1’b0;
else d <= a & b & c;
end
endmodule
对于上面这个待测试的设计，testbench中的例化应该把input转换成reg，因为待测试设计的输入值是由testbench决定的。相应的output就应该转换成wire，因为待测试设计的输出值不是由testbench决定的。如果是inout端口，在例化中也是一个wire类型，在testbench中使用时和RTL代码设计中使用是一样的。（特权同学，版权所有）
//例化待测试设计
reg clk;
reg rst_n;
reg a,b,c;
wire d;
fpga_design(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.a(a),
.b(b),
.c(c),
.d(d)
);
对于激励的产生，只提最基本的时钟信号和复位信号的产生。时钟信号产生方式有很多，使用initial和always语句都是可以的。下面列出比较典型的两种产生方式供大家参考。（特权同学，版权所有）
//时钟产生
parameter PERIOD = 20; //定义时钟周期为20ns，已定义“`timescale 1ns/1ps”
initial begin
clk = 0;
forever
#(PERIOD/2) clk = ~clk;
end
//时钟产生
parameter PERIOD = 20; //定义时钟周期为20ns，已定义“`timescale 1ns/1ps”
always begin
#(PERIOD/2) clk = 0;
#(PERIOD/2) clk = 1;
end
复位信号的产生也很简单，比较常用的做法是封装成一个task，直接在需要复位的时候调用即可。（特权同学，版权所有）
//复位产生
initial begin
reset_task(100); //复位100ns，已定义“`timescale 1ns/1ps”
……
end
task reset_task;
input[15:0] reset_time; //复位时间
begin
reset = 0;
#reset_time;
reset = 1;
end
至于对测试的响应如何进行观察处理,这里不作太多描述,大家随便找本verilog语法方面的书籍都会有相应的行为级语法的部分，只要依葫芦画瓢就能学会。（特权同学，版权所有）
对于这个简单的设计，有a、b和c三个输入，他们相与的结果d每个时钟周期输出一次最新的结果。因此，我们可以预见，若想完全覆盖这个设计的测试分支，那么要产生8个不同的测试项，即分别改变a、b和c的取值，观察他们输出的结果是否符合预期。测试脚本的编写如下所示。（特权同学，版权所有）
//复位产生
timescale 1ns/1ps
module tb_fpga_design;
//例化待测试设计
reg clk;
reg rst_n;
reg a,b,c;
wire d;
fpga_design(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.a(a),
.b(b),
.c(c),
.d(d)
);
initial begin
reset_task(100); //复位100ns，已定义“`timescale 1ns/1ps”
@(posedge clk); #2;
a = 1’b0;
b = 1’b0;
c = 1’b0;
@(posedge clk); #2;
a = 1’b0;
b = 1’b0;
c = 1’b1;
@(posedge clk); #2;
a = 1’b0;
b = 1’b1;
c = 1’b0;
@(posedge clk); #2;
a = 1’b0;
b = 1’b1;
c = 1’b1;
@(posedge clk); #2;
a = 1’b1;
b = 1’b0;
c = 1’b0;
@(posedge clk); #2;
a = 1’b1;
b = 1’b0;
c = 1’b1;
@(posedge clk); #2;
a = 1’b1;
b = 1’b1;
c = 1’b0;
@(posedge clk); #2;
a = 1’b1;
b = 1’b1;
c = 1’b1;
@(posedge clk); #2;
$stop;
end
task reset_task;
input[15:0] reset_time; //复位时间
begin
reset = 0;
#reset_time;
reset = 1;
end
//时钟产生
parameter PERIOD = 20; //定义时钟周期为20ns，已定义“`timescale 1ns/1ps”
always begin
#(PERIOD/2) clk = 0;
#(PERIOD/2) clk = 1;
end
endmodule
使用这个脚本对设计进行仿真，我们观察结果输出，在8种不同的设计输入情况下，输出是否和预期一致。若一致，则可以继续后面的设计流程完成设计，若不一致，则设计中一定存在问题，需要查找问题原因并对设计进行修改直到仿真结果达到预期结果。（特权同学，版权所有）
