哪里有免费网站空间申请,北京业之峰装饰有限公司,温州网站开发多少钱,怎么给网站加速在Verilog中#xff0c;模块之间的通信是使用模块端口指定的。
Verilog模块连接的缺点
声明必须在多个模块中重复。存在声明不匹配的风险。设计规格的更改可能需要修改多个模块。
接口
SystemVerilog引入了 interface 结构#xff0c;它封装了模块之间的通信。一个 inter…在Verilog中模块之间的通信是使用模块端口指定的。
Verilog模块连接的缺点
声明必须在多个模块中重复。存在声明不匹配的风险。设计规格的更改可能需要修改多个模块。
接口
SystemVerilog引入了 interface 结构它封装了模块之间的通信。一个 interface 是一组信号或线路通过它测试台与设计进行通信。
序号数据类型1.接口2.参数化接口3.Modports4.时钟块5.虚拟接口 接口结构用于连接设计和测试台。
不使用Interface的Systemverilog
下图显示了不使用接口连接设计和测试台的情况。 SystemVerilog接口
下图显示了使用接口连接设计和测试台的情况。 语法
interface (interface_name) ([port_list]); [list_of_signals]
endinterface 示例
接口声明
interface and_if; logic input_a,input_b,output_y;
endinterface 这里的接口由一组信号组成在测试模块中我们调用接口句柄但我们没有声明信号的方向。在测试模块中我们将 a_input 和 b_input 的值传递给接口。在顶层模块中我们使用接口实例化 DUT 信号。DUT 的输出 ‘y’ 通过接口发送到测试模块。接口中没有使用 modport。我们可以通过在信号上声明 ‘/’ 来声明每个信号的大小。这用于知道信号的矢量大小。
AND门的顶层模块 //Here the interface,testbench,design module are called.module top();//interface moduleand_if inf();//design module instantiateandg a1(.input_a(inf.input_a), .input_b(inf.input_b), .output_y(inf.output_y));//testbenchtb a2(inf);endmodule:topDesign code for AND gate //module declaration module andg(input_a,input_b,output_y); input input_a,input_b; output output_y; //assign output assign output_yinput_ainput_b; endmodule:andg Testbench for AND gate //testbench for and gate module tb(and_if inf); initial begin $display(\n// and gate output); $monitor(\ninput_a%b\t input_b%b\t output_y%b,inf.input_a,inf.input_b,inf.output_y); inf.input_a 0; inf.input_b 0; #1; inf.input_a 1; inf.input_b 0; #1; inf.input_a 0; inf.input_b 1; #1; inf.input_a 1; inf.input_b 1; end endmodule:tb 下图显示了使用接口的AND门的输出。 SystemVerilog接口的优点
在Verilog中添加新信号时必须手动更改模块实例化的每个地方。SystemVerilog使得在接口块中为现有连接添加新信号变得更加容易。它增加了跨项目的可重用性。一组信号可以通过其句柄轻松共享在组件之间传递。它提供方向信息modports和时序信息时钟块。 参数化接口
可以在接口中使用参数使用Verilog的参数重新定义构造使接口内部的向量大小和其他声明可重新配置。
语法
interface (interface_name) #(parameter parameter_name initialize);[list_of_signals]
endinterface示例
interface count_if #(parameter N2) ;
logic reset,clk;
logic [N:0] counter;
endinterface:count_if计数器的顶层模块 //Here the interface,testbench,design module are called.module top();//parameterised interfacecount_if inf();//design code of up_counterup_counter u1(.clk(inf.clk), .reset(inf.reset), .counter(inf.counter));//testbench for up_counterupcounter_testbench u2(inf);endmodule:top计数器的设计代码 //Design code for up countermodule up_counter(clk,reset,counter);input clk, reset;output [2:0] counter;reg [2:0] counter_up;//up counteralways (posedge clk or posedge reset)begin//if reset0 count will be incrementedif(reset)counter_up 3d0;elsecounter_up counter_up 3d1;end assign counter counter_up;endmodule:up_counter计数器的测试台Test bench //testbench for up countermodule upcounter_testbench(count_if inf);initial begin$display(\n // Parameterised interface example);//used to monitor the count values$monitor(\ncount%0d,inf.counter);inf.clk0;forever #5 inf.clk~inf.clk;endinitial begininf.reset1;#20;inf.reset0;#70 $finish;endendmodule:upcounter_testbench这里我们考虑了3位输出其中计数器从0计数到7。
下图显示了带有参数化接口的计数器的输出。 通过两种方式可以更新参数值
传递常量值使用‘defparam’关键字
传递常量值
在这种情况下参数的值通过顶层模块实例化接口传递给接口。例如: count_if#(2) intf(); count_if 是接口名称。 #(2)- 是传递给接口模块的参数值。
示例
接口模块 interface count_if #(parameter N);logic rst,clk; logic [N:0] counter; logic [N:0] counter_up; endinterface:count_if 顶层模块 module top(); //parameterised interface //pass by constant value count_if#(2) intf(); //design code of up_counter up_counter u1(intf); //testbench for up_counter upcounter_testbench u2(intf); endmodule:top 输出
下图中的图up_counter的输出从0计数到7。这里参数的值通过顶层模块实例化中的接口传递。 使用‘defparam’关键字
defparam 用于通过使用层次名称实例来覆盖参数值。defparam允许在编译时更改参数值。
例如: defparam intf.N1; 这里intf是接口的句柄。 N是参数。接口模块 interface count_if #(parameter N4);// declaration of design signalslogic rst,clk;logic [N:0] counter;logic [N:0] counter_up;endinterface:count_if顶层模块 module top();//parameterised interfacecount_if intf();//Declaration of defparam defparam intf.N1;//instantiation of design moduleup_counter u1(intf);//testbench for up_counterupcounter_testbench u2(intf);endmodule:top输出
下图中的图8显示接口参数值N4。但是通过使用关键字defparam在顶层模块实例化时我们可以覆盖参数的值。 模块端口
Modport 用于指定在接口内声明的信号的端口方向。modport 在接口内部用关键字 modport 声明。Modport 是模块端口的缩写。
Modport 的特点:
可以具有输入、双向和输出。通过指定端口方向modport 为信号提供访问限制。接口可以有任意数量的 modport接口中声明的信号可以分组在多个 modport 中。modport 可综合化。
语法
modport identifier (input port_list, outputport_list);示例
interface and_intr; logic p,q; logic r; modport DUT_MP(input p,input q,output r); modport TB_MP(output p,output q,input r);
endinterface : and_intr AND 门的顶层模块在测试台和设计文件中调用 modport 名称 // creating top module // in this file design,testbench,interface modules are calledmodule top();// interfce module calledand_intr inf();// design module calledand_gate a1(inf);// testbench module called tb a2(inf);endmodule : topAND 门的设计文件 // and gate design file // module defination for and gate with interface instanciation module and_gate(and_intr inf);// assign the output using continuous assignmentassign inf.DUT_MP.r (inf.DUT_MP.p) (inf.DUT_MP.q); endmodule : and_gate AND 门的测试台文件 // testbench file for and gate design// module defination for testbench with interface instanciationmodule tb(and_intr inf);initialbegin$display(// and gate output using modports\n);repeat(5)begininf.TB_MP.p $random;#1;inf.TB_MP.q $random;#1;$display(input_p%b\t input_q%b\t output_r%b,inf.TB_MP.p,inf.TB_MP.q,inf.TB_MP.r);endendendmodule : tb使用接口中的 modport在上述提到的两种方式下AND 门的输出保持不变。如下图所示。 时钟块
时钟块被定义为一种机制用于将输入和输出信号的采样和驱动与时钟事件同步。在测试台内使用时钟块非常有用可以避免模拟中的竞态条件。我们可以明确地指定信号与特定时钟同步时的时间。时钟块只能在模块、接口内声明。时钟块只涉及输入和输出如何进行采样和同步。将值分配给变量是由模块、接口而不是时钟块完成的。
时钟块术语
1. 时钟事件
clocking 时钟块名称 (posedge clk);事件规范用于同步时钟块(posedge clk) 是时钟事件。
2. 时钟信号
input from_Dut;
output to_Dut; 时钟块采样和驱动的信号from_DUT 和 to_DUT 是时钟信号。
3. 时钟偏移
时钟偏移指定了在哪个输入和输出时钟信号要被采样或驱动。偏移必须是一个常量表达式并且可以指定为参数。
输入和输出偏移
default input #1step output #0;默认输入偏移和输出偏移声明如下default input #1step output #0;。这里默认输入偏移需要 #1step 延迟来获取稳定输入的采样过程。输出偏移仅需要 #0 延迟这意味着我们在当前时间段内得到稳定的输出。
下图显示了默认的输入和输出偏移。 下图显示了输入偏移和输出偏移。 输入信号相对于时钟事件进行采样。如果指定了输入偏移则信号在时钟事件之前的偏移时间单位被采样。然后输出信号在相应的时钟事件之后的偏移时间单位被驱动。输入偏移隐式为负因为它发生在时钟之前。
例如default input #3ps output #2。
语法
clocking cb (posedge clk);
default input #1step output #0;
input from_Dut;
output to_Dut;
endclocking 示例D_flipflop 上图显示了 d_ff 的设计模块图。接口连接了 DUT 和测试。测试提供随机值 d通过接口驱动到 DUT。DUT 给出采样值 q。采样值 q 被给定为测试的输入。在这里顶层模块包括所有块如测试、接口和 DUT。每个块的实例在顶层模块中创建。 在这个例子中DUT时钟块时钟和测试都在正边沿接口时钟触发。在这种情况下波形输出和显示语句输出不匹配。输出显示在下图中。
示例代码
DUT 代码 // module:d_flipflop module d_flipflop(dff.dut intf); //clocking block cd always (intf.cd) //Non-Blocking assignment intf.cd.q intf.cd.d; endmodule : d_flipflop Interface 代码 //module: Interface interface dff(input clk); //declare the signals logic d; logic q; //Clocking block for dut clocking cd (posedge clk); default input #1step output #0; output q; input d; endclocking //modport for dut modport dut(clocking cd); //modport for tb modport tb(input q, output d, input clk); endinterface: dff 测试代码 //module: testmodule test(dff.tb intf);//task:drvtask drv;//looprepeat(10)begin//test triggering at posedge(posedge intf.clk )//randomzing the dintf.d $random;$display(test side[%0t]d_tb_drive:%d q_dut_sample:%d,$time,intf.d, intf.q);end$finish;endtask //calling the task drvinitial begindrv();end endmodule :test顶层模块 //including the file test.sv and interface.sv include test.sv include interface.sv module top;bit clk1;initialforever #5 clk ~clk;//creating interface instancedff intf(clk);//d_flipflop instanced_flipflop t1(intf); //test Instancetest t2(intf);initial$monitor(DUT side [%0t]d_tb_drive:%d q_dut_sample:%d,$time,intf.cd.d, intf.cd.q);endmodule : top在下面的输出中首先给出DUT和测试的正边沿。在这个例子中在0时间DUT和测试的输出都是x然后在10纳秒时测试随机化d值x为0这时DUT得到0并给出采样q输出为0这个时钟周期测试(tb)只随机化值d 0但测试(tb)采样了先前的值q x。在10纳秒时我的DUT给出输出d 0和q 0而此时我的测试(tb)给出输出d 0和q x。现在在20纳秒时测试将d值从0随机化为1此时DUT得到1并给出采样的q输出为1这个时钟周期测试(tb)只随机化值d 1但测试(tb)采样了先前的值q 0。在20纳秒时我的DUT给出输出d 1和q 1而此时我的测试给出输出d 1和q 0。
输出记录
下图14显示了 d 触发器的输出。 所有时钟周期的 d_ff 输出
下图15显示了 d 触发器的输出波形。 时钟块的优势
时钟块提供了测试台和DUT之间无竞争条件。时钟块可以在接口、模块内声明。时钟块帮助用户以更高层次的抽象编写测试台。仿真速度更快。将设计的时钟活动与数据分配活动分离。在设计执行中节省了大量的代码和时间。 虚拟接口 虚拟接口是表示接口实例的变量。 虚拟接口用于在类中创建接口实例因为接口是静态组件而SystemVerilog测试台是动态组件。我们不能直接在类中声明接口但使用变量 virtual我们可以在类中声明接口实例。 语法virtual interface_name instance_name;
interface_name接口的名称 instance_name虚拟接口实例的名称可以在类中使用变量 Ex: vif.variable; 虚拟接口必须在类中初始化指向实际接口。 在类中声明虚拟接口 例如Virtual intf vif; 访问未初始化的虚拟接口会导致致命错误。 虚拟接口可以作为任务和函数方法的参数传递。 虚拟接口可以是类的属性并且可以通过使用函数参数进行初始化即它可以在特定类中调用实际接口并在该类中创建接口实例。 例如function new(virtual intf vif); 虚拟接口可以作为函数方法的参数传递。 通过使用 new() 构造在类中调用实际接口 ‘intf’ 来声明虚拟接口可以在类中的过程或函数参数中使用。 在类函数和任务方法内部可以通过虚拟接口句柄访问接口变量如 virtual_instance_name.variable;
Example : vif.a
vif 是虚拟实例名称 a 是类的变量/属性 关键字/信号虚拟接口变量在整个仿真时间内表示不同的接口实例。 语法
interface interface_name(); port_list; .......... endmodule To connect static(interface module) toto dynamic(class) we use virtual interface class clase_name; virtual interface_name interface_instance; ....... properties; ..... function() .....endfunction task(); ...... endtask endclass Example1: Fulladder
全加器的设计代码 //Module:fullinput_adder module fulladder(in_a,in_b,in_c,out_sum,out_carry) ; //Declaration of input variablesinput in_a,in_b,in_c;//Declaration of output variablesoutput out_sum;output out_carry;//continuous input_assignment statementassign out_sum in_a^in_b^in_c;assign out_carry (in_ain_b)|(in_bin_c)| (in_cin_a); endmodule:fulladder 全加器的接口模块 interface adder();//declaring the signalslogic in_a,in_b,in_c;logic out_sum,out_carry;endinterface类内的虚拟接口声明 //class:driver class driver; //Declaration of virtual interface //syntax: virtual interface_name interface_instance;virtual adder vif;//constructor function new(virtual adder vif); //this.vif refer to class driver //vif refer to the function argument this.vif vif; endfunction //task task run(); repeat(10) begin //interface_instance.variable vif.in_a $random; vif.in_b $random; vif.in_c $random; $display(); $display(//INPUT:Inputs of full adder \n a%0b, b%0b, cin %0b, vif.in_a,vif.in_b, vif.in_c); #5; $display(); $display(//OUTPUT:Outputs of full adder \n sum%0b, carry %0b\n, vif.out_sum, vif.out_carry); end endtask endclass 全加器的测试模块 //include the driver file include driver.sv //module:test module test(adder intf); //declaring the driver instance driver drv; initial begin //creating the driver instance drv new(intf); //calling the task run drv.run(); end endmodule:test 全加器的顶层模块 //including the test.sv and interface.sv filesinclude test.svinclude interface.sv//module:topmodule top;//creating an instance of interfaceadder intf();// the instance of test t1.test t1(intf);//fulladder DUT instance , connecting the interface signal to instance DUTfulladder dut(.in_a(intf.in_a), .in_b(intf.in_b), .in_c(intf.in_c), .out_sum(intf.out_sum), .out_carry(intf.out_carry));endmodule下图显示了代码的设计块 在图16中驱动器是一个类在这里我们声明了虚拟接口因为在类内部我们不能直接调用接口因为接口是静态组件而类是动态组件。所以这个虚拟关键字被用来在类内部创建实例它将创建虚拟接口。在驱动器中我们生成随机刺激并发送到接口DUT连接到接口。DUT的输出给予接口。测试块包括类组件即driver.sv顶层模块包括所有组件如测试、接口和DUT。所有组件的实例都在顶层模块/块中创建。
下图显示了全加器的输出 在图17中显示了全加器的输出其中 a、b 和 cin 是全加器的输入sum 和 carry 是全加器的输出。
