Создание стимулов

Часть раздела Основы путешествия по Verilog на Coddy. Урок 74 из 90.

Стимул — это входные значения, которые вы применяете к своей разработке, чтобы проверить, правильно ли она работает. Изменяя входные данные и наблюдая за выходными, вы можете убедиться, что ваша разработка ведёт себя ожидаемым образом.

Представь себе тестирование машины: ты нажимаешь разные кнопки (стимулы) и смотришь, что происходит (выходные данные). Создание хороших стимулов — важная часть написания тестового стенда.

Например, посмотри на стимуляцию в следующем тестовом стенде:

module testbench;
  reg a, b;
  wire c;
  
  and_gate dut (
    .a(a),
    .b(b),
    .c(c)
  );

  initial begin
    // НАЧАЛО ПОДАЧИ ТЕСТОВЫХ СИГНАЛОВ
    
    // Тестовый случай 1: оба входа равны 0
    a = 0; b = 0; #10;
    
    // Тестовый случай 2: a=0, b=1
    a = 0; b = 1; #10;
    
    // Тестовый случай 3: a=1, b=0
    a = 1; b = 0; #10;
    
    // Тестовый случай 4: оба входа равны 1
    a = 1; b = 1; #10;

    // КОНЕЦ ПОДАЧИ ТЕСТОВЫХ СИГНАЛОВ
    
    $finish;
  end
endmodule

Каждый STIMULUS применяется, затем мы ждём 10 единиц времени (#10) перед следующим стимулом. Это даёт DUT время сформировать выходной сигнал.

Методы создания STIMULUS

Метод	Лучше всего подходит для	Пример
Последовательные присваивания	Простых тестов	`a = 0; b = 0; #10;`
Цикл for	Проверки всех комбинаций	`for (i = 0; i < 4; i++)`
Цикл repeat	Повторения шаблонов	`repeat (10) #5 clk = ~clk;`
Бесконечный цикл	Непрерывных сигналов	`forever #5 clk = ~clk;`

Способ 1: Последовательные присваивания

Самый простой способ создать STIMULUS. Вы присваиваете значения по одному с задержками.

initial begin
  a = 0; b = 0; #10;
  a = 0; b = 1; #10;
  a = 1; b = 0; #10;
  a = 1; b = 1; #10;
  $finish;
end

Способ 2: цикл for

Полезно, когда вы хотите проверить все возможные комбинации входных данных.

integer i;

initial begin
  for (i = 0; i < 4; i = i + 1) begin
    {a, b} = i;
    #10;
  end
  $finish;
end

Проверяются: 00, 01, 10, 11.

Метод 3: цикл repeat

Полезен для многократного повторения одного и того же стимула.

initial begin
  a = 0; b = 1;
  repeat (10) begin
    #10 a = ~a;
  end
  $finish;
end

Метод 4: Бесконечный цикл

Полезен для непрерывных сигналов, таких как тактовые сигналы.

initial begin
  clk = 0;
  forever #5 clk = ~clk;
end

Важные правила

Правило	Объяснение
Используйте задержки между назначениями сигналов стимуляции	`#10` даёт DUT время на ответ
Используйте `reg` для сигналов стимуляции	Потому что они меняются со временем
Добавьте `$finish` в конце	Чтобы остановить симуляцию

Задание

Вам дан модуль элемента ИЛИ. Ваша задача — добавить недостающие стимулы и операторы $display, чтобы вывести результаты.

Что нужно сделать:

Добавьте стимулы для проверки всех четырёх комбинаций входных значений (00, 01, 10, 11):

В каждой строке задайте значения для x и y
Добавьте #10 для задержки
Добавьте $display, чтобы вывести результат

Оператор $display должен выглядеть так:

$display("%d %d | %d", x, y, z);

Попробуйте сами

module or_gate (
  input x,
  input y,
  output z
);
  assign z = x | y;
endmodule

module testbench;
  reg x, y;
  wire z;
  
  or_gate dut (
    .x(x),
    .y(y),
    .z(z)
  );

  initial begin
    $display("x y | z");
    $display("---------");
    
    // TODO: Добавить входные воздействия и вывод результата для 0 0
    
    // TODO: Добавить входные воздействия и вывод результата для 0 1
    
    // TODO: Добавить входные воздействия и вывод результата для 1 0
    
    // TODO: Добавить входные воздействия и вывод результата для 1 1
    
    $finish;
  end
endmodule