FPGA：逻辑功能的仿真与验证

⭐本专栏针对 FPGA 进行入门学习，从数电中常见的逻辑代数讲起，结合 Verilog HDL 语言学习与仿真，主要对组合逻辑电路与时序逻辑电路进行分析与设计，对状态机 FSM 进行剖析与建模。

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HDL 产生的最初动因就是为了能够模拟硬件系统，可以分析系统的性能，验证其功能是否正确。

要测试一个设计块是否正确，就要用 Verilog 再写一个测试模块(Test Bench)。这个测试模块应包括以下三个方面的内容：

• 测试模块中要调用到设计块，只有这样才能对它进行测试；

• 测试模块中应包含测试的激励信号源；

• 测试模块能够实施对输出信号的检测，并报告检测结果；

写出测试模块的过程又称为搭建测试平台（Test Bench）

例：2 选 1 数据选择器的测试模块

module test_mux;  reg a,b,s;   wire out;     mux2to1 u1(out, a, b, s);  initial  begin    a=0; b=1; s=0;#10 a=1; b=1; s=0;#10 a=1; b=0; s=0;#10 a=1; b=0; s=1;#10 a=1; b=1; s=1;#10 a=0; b=1; s=1;#10 $finish;   end initial$monitor($time, “a=%b b=%b s=%b out=%b”, a,b,s,out);endmodule

module mux2to1(out,a,b,sel); output out; input a,b,sel;  wire selnot,a1,b1;   not (selnot, sel); and (a1, a, selnot); and (b1, b, sel); or (out1, a1, b1);endmodule

0  a=0 b=1 s=0 out=010 a=1 b=1 s=0 out=120 a=1 b=0 s=0 out=130 a=1 b=0 s=1 out=040 a=1 b=1 s=1 out=150 a=0 b=1 s=1 out=1

测试激励块(TB)与设计块(Design Block)之间的关系

仿真时，信号线 a、b、s 上要加一组测试激励信号，这组激励信号的产生，是通过 initial 内部的过程语句产生的，而过程语句只能给 reg 型变量赋值。

仿真时，信号线 a、b、s 上的激励信号是不能消失的，需要有“寄存”效应，能够描述这种“寄存”行为的，只能是 reg 型。

端口连接时有关变量数据类型的一些规定

仿真过程简介

使用软件 ModelSim-Altera 6.5b Starter Edition 进行仿真验证的大致过程

ModelSim 仿真软件的使用

• 创建一个工作目录

• 输入源文件

• 建立工作库

编译设计文件

装入设计文件到仿真器

运行仿真器

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