编写testbench的一些技巧.doc

1 Testbench的结构1) 单顶层结构一种结构是testbench 只有一个顶层，顶层再把所有的模块实例化进去。打个比方，类似树结构，只有一个模块有子节点而没有父节点，其它模块都有父节点。如下图结构所示：测试模块是一些接口模型，接口模型还可能包含了一些激励在内。测试模块和DUV之间通过端口映射进行互连。2) 多顶层结构另外一种结构是多顶层结构，如下图所示：在这种结构中，有一个顶层是作为测试向量模块，一个或多个顶层是一些公用子程序，这些子程序由于完成一些通用的功能被封装成任务、函数等被公用。还有一个叫harness的顶层，该顶层由DUV和一些接口模型构成一个狭义上的测试平台，其它模块可以调用BFM里面的 task 或 event 等，向DUV施加激励。注意这些顶层之间是没有端口映射的，它们之间的互相调用和访问是通过层次路径名的方式来访问，上图的虚线表示层次路径名的访问。下面举例说明层次路径是如何访问的。由于大部分人对C都有所认识，在这里作个比较，便于了解。Verilog HDL的顶层类似于C的结构体，而实例化的模块、任务、函数、变量等就是结构体里的成员，可以通过句点（ . ）隔开的方式访问结构体里面的每一个成员。如：顶层 harness 实例化进来的模块 BFM1 里面有一个任务SEND_DATA , 该任务可以产生激励输入到DUV，在 testcase 里调用该任务就可写为：initialbegin harness . BFM1 . SEND_DATA （ ） ；end多顶层结构的可扩展和重用性比单顶层结构强得多。层次路径的访问方式非常有用，在下一节会讲述更多的应用。2 如何编写Testbench1) 何时使用initial和alwaysinitial和always 是2个基本的过程结构语句，在仿真的一开始即开始相互并行执行。通常被动的检测响应使用always语句，而主动的产生激励使用initial语句。initial和always的区别是always 语句不断地重复执行，initial语句则只执行一次。但是，如果希望在initial里的多次运行一个语句块，怎么办？这时可以在initial里嵌入循环语句（while，repeat，for，forever 等），如：initialbeginforever /* 无条件连续执行*/begin endend其它循环语句请参考一些教材，这里不作赘述。另外，如果希望在仿真的某一时刻同时启动多个任务，可以使用fork.join语句。例如，在仿真开始的 100 ns 后，希望同时启动发送和接收任务，而不是发送完毕后再进行接收，如下所示：initialbegin 100 ; fork /*并行执行 */Send_task ;Receive_task ; joinEnd2) 如何作多种工作模式的遍历测试如果设计的工作模式很多，免不了做各种模式的遍历测试，而遍历测试是需要非常大的工作量的。我们经常遇到这样的情况：很多时候，各种模式之间仅仅是部分寄存器配置值的不同，而各模式间的测试都是雷同的。有什么方法可以减轻这种遍历测试的工作量？不妨试试for循环语句，采用循环变量来传递各种模式的配置值，会帮助减少很多测试代码，而且不会漏掉每一种模式.initialbegin for ( i = 0 ; i m ; i = i + 1 ) /*遍历模式1至模式m*/for ( j = 0 ; j n ; j = j +1 ) /*遍历子模式1至子模式n */begin case ( j ) /* 设置每种模式所需的配置值 */ 0 : 配置值 a ; 1 : 配置值 b ; 2 : 配置值 c ; endcase/*共同的测试向量*/endend3) 如何加速问题定位过程在这部分里，通过一些实际例子，介绍在出现问题时如何借助 testbench 加快问题的定位过程。1、监测内存分配 内存分配和回收示意图在这个例子里，假设总共有2K的内存块，希望在测试程序里监测内存分配和回收的块号是否正确，监测是否存在同一块号重复分配、重复回收的情况。设置一个 2K位的变量对内存的使用情况进行记录，每一位对应一个内存块，空闲的块号记为1，被占用的块号记为0。该变量的初始值为全1，当分配一 个块号出去时先判断该位是否为空闲，若是空闲则将该位设置为被占用，否则就为重复分配错误。相反，当回收一个块号时，先判断该位是否被占用，若是被占用则将该位设置为空闲，否则就为重复回收错误。程序如下：always (posedge Clk or negedge Rst )begin if ( Rst = 1b0 )Mem_status = 2048 1b1 ; else beginif ( 层次路径 . rd ) /* 监测内存分配，block_rd 是分配的内存块号*/ if ( Mem_status block_rd = 1b1 )Mem_status block_rd = 1b0 ; else begin$display ( Error! 重复分配同一内存块！ ) ;$stop ; endif ( 层次路径 . wr ) /* 监测内存回收，block_wr 是回收的内存块号*/ if ( Mem_status block_wr = 1b0 )Mem_status block_wr ”符号进行触发，如下例：event e1 ; /*定义一个事件*/always ( e1 ) /*事件e1 作为敏感变量*/begin .endinitialbegin e1 ; /*创建事件e1来触发上面的always语句*/ .end事件（event ）与任务（task）的区别是：执行事件触发后可以立即继续往下执行语句，只起一个触发作用，至于被触发的事件何时执行完毕并不影响程序继续执行。而调用一个任务后，必须等待任务完成才能返回控制权。3) 模块参数当一个模块引用另外一个模块时，高层模块可以改变低层模块用parameter定义的参数值，改变低层模块的参数值可采用以下两种方式：1)defparam 重定义参数语法：defparam path_name = value ;低层模块的参数可以通过层次路径名重新定义，如下例：module top ( .)input.;output.;defparam U1 . Para1 = 10 ; /*修改实例 U1 模块中的para1 */M1 U1 (.);endmodulemodule M1(.);parameter para1 = 5 ;input.;output.;.endmodule在上例中，模块M1参数 para1 的缺省值为5，而模块top实例了M1后将参数的值改为10。2) 实例化时传递参数在这种方法中，实例化时把参数传递进去，如下例所示：module top ( .)input.;output.;M1 ( 10 ) U1 (.);endmodule在该例中，用#( 10 )修改了上例中的参数para1，当有多个参数时，用逗号隔开，如( 10 , 5 ,3 )传递了3个参数值。模块参数的方法使得模块的重用性更强，当需要在同一个设计中多次实例化同样的模块，只是参数值不同时，就可以采用模块参数的方式，而不必只因为参数不同产生了多个文件。4) 其他要注意的几个点4) 注意与wait的区别都是使用沿触发。wait语句都是使用电平触发。5) 注意$sreadmemb(h)与$readmemb(h)的区别$sreadmemb(Memory, StartAddr, FinishAddr, String , ) ：读