路科验证V2实验svlab1

题目要求

1.从verilog到sv (TB1)

（1）将tb1修改为tb1.sv，按照之前的步骤进行仿真，查看仿真的行为是否同tb1.v相似，结果说明什么？

（2）将信号变量类型由reg或者wire修改为logic类型，再仿真编译看是否与之前的行为相似，这是为什么？

（3）在步骤的基础之上，将rstn的类型由logic改成bit类型，再仿真编译，行为是否和步骤2一致呢，为什么？

2.方法task和函数function (TB2)

在tb2.sv文件中，可以看出不同于tb1.sv文件的是，之前产生时钟和发起复位的两个Initial过程快语句都被两个task即clk_gen()和rstn_gen()取代了，完成实验的部分：

（1）不做修改的情况下，对tb2.sv进行编译仿真，时钟信号和复位信号还正常吗？为什么？

（2）同学们在路桑标记的两个initial块中分别调用产生时钟和复位的task，再编译仿真查看时钟信号和复位信号，是否恢复正常呢？

（3）为什么要将两个task和两个initial块中调用，这是为什么呢？是否可以在一个initial块中调用呢？如果可以，调用的顺序是什么？

（4）同学们是否可以读出目前时钟的周期和频率呢？如何测量呢？如果我们想进化clk_gen()方法，使其变为可以设置时钟周期的任务clk_gen(20)，看看波形中的时钟周期是否变为20ns呢？

（5）如果将’timescale 1ns/1ps修改为’timescale 1ps/1ps，那么仿真中的时钟周期是否发生变化了呢，这是为什么呢？

3.数组的使用 (TB3)

（1）如果现在要求同学们对每一个slave的数据发出100个数，那么如何实现呢？

（2）如果现在生成100个数，并对它们按照目前的数值规则进行赋值，请同学们创建3个动态数组，分别放置要发送3个slave的数据。

（3）接下来利用生成的数组数据，将他们读取并发送给三个channel。

4.验证结构 (TB3)

为了实现清晰的验证结构，我们希望将DUT和激励发生器(stimulator)之间划分。因此，我们可以将激励方法chnl_write()封装在新的模块lhnl_initiator中，请同学们下载tb4.sv，在接下来开展实验步骤前，同学们可以将"数组的使用"环节中添加的代码部分移柏到tb4.sv对应的位置上。

从tb4.sv中同学们可以发现之前的initil语句块"channel_write_task"已经不见了，在其位置上的变为了三个例化的chnl_initiator实例chnl0_init、chnl1_init和chnl2_init。它们的作用扮演每个channel_slave通道对应的stimulator，发送激励，因此我们在其模块chnl_initiator中定义了它的三个方法，即set_name()、chpl_write()和chnl_idle()。

（1）chnl_idle()要实现的一个时钟周期的空闲，在该周期中，ch.valid应为低，ch.data应为0。

（2）chnl_write()要实现一次有效的写数据，并随后调用chnl_idle()，实现一个空闲周期，在实现有效写数据时，请同学们考虑如何使用ch_ready信号，结合功能描述的channel_slave接口时序来看，只有当valid为高且ready为高时，数据写入才算成功，如果此时ready为低，那么则应该保持数据和valid信号，直到ready拉高时，数据写入才算成功。

（3）set_name()即设置实例的名称，在initial过程块"data_test"中，在发送各个channel数据前，请设置各个channel_initiator的实例名称，这样方便在仿真时各个实例的打印信总可以显示它们各自的名称、数据发送时间和数据内容，便于阅读和调试。

（4）最后，同学们进入了本次实验的最后一个步骤了，路桑之所以提出发送更多的数据，并发送更紧读高速的数据，为了同学们可以观察到，是否你的二个channel.slave各自的chX_ready信号可以拉低呢?如果拉低了，这代表着什么?那么请你试试看，考虑如何发送更多更快的数据，让MCDT的三个chx_ready信号可以拉低吧。

一．从verilog 到SV

1.问题（1）

1）

• 打开QuestaSim，新建工程：

• 导入文件

• 编译

先编译abiter和slave文件，再编译mcdt文件，最后编译tb.v文件。

• 在work库中对tb1.v文件进行仿真

• 给dut添加波形

鼠标点击dut,在相应的Objects列表中选择信号（利用鼠标左键+shift键批量选择），并右键选择Add Wave。

• 运行仿真

在命令窗口中输入run 1us,在Wave窗口中，英文键盘下按F键，可以查看到波形wave1.do。

2）将t1.v的后缀改为.sv,编译t1.sv文件，并重复以上的步骤，得到仿真波形wave2.do：

可以观察到两者波形没有区别，说明SV完全兼容Verilog。

2.问题（2）

• 将所有信号变量类型由reg或者wire修改为logic类型,文件为t12.sv：
  

仿真得到wave3.0:

可以观察到两者波形没有区别，在SV中用logic类型对reg和wire进行了简化。

3.问题（3）

在问题2的基础之上，将rstn的类型由logic改成bit类，文件为t13.sv：

再仿真编译，得到wave4.0:

如上图在wave4.do中，rstn初始状态值为0；而在wave3.do中，如下图，可以看到rstn在初始状态下值为"X"。这是因为理论上，rstn复位信号由logic变为bit类型，是由四值逻辑变为二值逻辑，只有0和1，而没有"X"和"Z"这两种高阻态。

二．方法** task 和函数 function**

在tb2.sv文件中，可以看出不同于tb1.sv文件的是，之前产生时钟和发起复位的两个Initial过程块语句都被两个task即clk_gen()和rstn_gen()取代了，完成实验的部分：

（1）不做修改的情况下，对tb2.sv进行编译仿真，时钟信号和复位信号还正常吗？为什么？

（2）同学们在路桑标记的两个initial块中分别调用产生时钟和复位的task，再编译仿真查看时钟信号和复位信号，是否恢复正常呢？

（3）为什么要将两个task和两个initial块中调用，这是为什么呢？是否可以在一个initial块中调用呢？如果可以，调用的顺序是什么？

（4）同学们是否可以读出目前时钟的周期和频率呢？如何测量呢？如果我们想进化clk_gen()方法，使其变为可以设置时钟周期的任务clk_gen(20)，看看波形中的时钟周期是否变为20ns呢？

（5）如果将’timescale 1ns/1ps修改为’timescale 1ps/1ps，那么仿真中的时钟周期是否发生变化了呢，这是为什么呢？

1.问题（1）

-对tb2.sv进行编译仿真：

观察发现，clk信号和rstn信号没有正常产生。原因可能是没有在开始前调用两个task()。

2.问题（2）

解决问题（1），在t2.sv文件task()后补充两个initial begin块，如下：

重新编译->仿真->添加信号->wave5.do，

可以看到时钟信号和复位信号已经恢复正常。

3.问题（3）

• 为什么要将两个task和两个initial块中调用，这是为什么呢？

Answer:多个initial块在仿真运行一开始就会同步执行，而不是顺序执行；而时钟信号和复位信号需要在其他信号发生前就产生激励，并且两者同步发生，所以要分别放在两个initial块中执行。

• 是否可以在一个initial块中调用呢？如果可以，调用的顺序是什么？

尝试1：将clk、rstn信号先后放在同一个initial块中,文件名为t21.sv

波形如下wave6.do：

Answer: clk、rstn信号先后放在同一个initial块中行不通，rstn信号时钟始终保持高阻态状态。

尝试2：将rstn 、clk信号先后放在同一个initial块中，文件名为t22.sv

波形如下wave7.do:

Answer:rstn、clk信号先后放在同一个initial块中也行不通，clk信号时钟始终保持高阻态状态,数据无法正常发生。

4.问题（4）

同学们是否可以读出目前时钟的周期和频率呢？如何测量呢？如果我们想进化clk_gen()方法，使其变为可以设置时钟周期的任务clk_gen(20)，看看波形中的时钟周期是否变为20ns呢？

将clk_gen（）改为如下：文件为t3.sv，编译仿真:

在左下角绿色的加号，添加Cursor,屏幕上就会出现有两条黄线

再点击中间的grid

勾选show frequency，两根黄线之间就会出现时间差和频率，如下wave8.do：

观察到周期为40ns,并没有变为20ns,这是因为clk_gen(20)是20ns翻转一次，故对应到波形上就是40ns。

如果想让clk_gen(20)输出周期为20ns的时钟信号，可以这样改进，文件为t31.sv：

将T右移一位，便可以实现半个T翻转一次，则clk_gen(20)输出周期为20ns的时钟信号。如图Wave9.do所示：

5.问题（5）

如果将’timescale 1ns/1ps修改为’timescale 1ps/1ps（文件为tb32.sv），那么运行10us后，仿真图变为下图wave10.do：

仔细看时钟周期：T = 20ps

修改运行时间，改为run 1ns，仿真图变为如下：

综上，时钟周期了发生变化，由20ns变为20ps,缩小了一个数量级。这是因为timescale由1ns变为1ps,缩小导致的。

三．数组的使用

1.问题（1）：如果现在要求同学们对每一个slave的数据发出100个数，那么如何实现呢？

• 声明动态数组

logic[31:0] chnl0\_arr[];

logic[31:0] chnl1\_arr[];

logic[31:0] chnl2_arr[];

• 初始化动态数组

chnl0_arr[] = new[100];

chnl1_arr[] = new[100];

chnl2_arr[] = new[100];

2.问题（2）：如果现在生成100个数，并对它们按照目前的数值规则进行赋值，请同学们创建3个动态数组，分别放置要发送3个slave的数据。

logic[31:0] chnl0_arr[]; //或者int chnl0_arr[];

logic[31:0] chnl1_arr[]; //或者int chnl1_arr[];

logic[31:0] chnl2_arr[]; //或者int chnl2_arr[];

initital begin

	chnl0_arr[] = new[100];

	chnl1_arr[] = new[100];

	chnl2_arr[] = new[100];

	foreach(chnl0_arr[i]) begin

		chnl0_arr[i] = 'h00C0_00000 + i;

		chnl1_arr[i] = 'h00C1_00000 + i;

		chnl2_arr[i] = 'h00C2_00000 + i;

	end

end

3.问题（3）：接下来利用生成的数组数据，将他们读取并发送给三个channel。

// USER TODO

// use the dynamic array, user would send all of data

// data test

initial begin

	@(posedge rstn);

	repeat(5) @(posedge clk);

	// channel 0 test

	// TODO use chnl0_arr to send all data

	foreach(chnl0_arr[i]) chnl_write(0, chnl0_arr[i]);

	// channel 1 test

	// TODO use chnl1_arr to send all data

	foreach(chnl1_arr[i]) chnl_write(1, chnl1_arr[i]);

	// channel 2 test

	// TODO use chnl2_arr to send all data

	foreach(chnl2_arr[i]) chnl_write(2, chnl2_arr[i]);

end

1. 验证结构

请同学们下载tb4.sv，在接下来开展实验步骤前，同学们可以将“数组的使用”环节中添加的代码部分移柏到tb4.sv对应的位置上。

从tb4.sv中同学们可以发现之前的initil语句块“channel_write_task”已经不见了，在其位置上的变为了三个例化的chnl_initiator实例chnl0_init、chnl1_init和chnl2_init。它们的作用扮演每个channel_slave通道对应的stimulator，发送激励，因此我们在其模块chnl_initiator中定义了它的三个方法，即set_name()、chpl_write()和chnl_idle()。

1.问题（1）：chnl_idle()要实现的一个时钟周期的空闲，在该周期中，ch.valid应为低，ch.data应为0。

代码：

task chnl_idle();

	@(posedge clk); //一个时钟周期

	ch_valid <= 0;

	ch_data <= 0;

endtask

2.问题（2）：chnl_write()要实现一次有效的写数据，并随后调用chnl_idle()，实现一个空闲周期，在实现有效写数据时，请同学们考虑如何使用ch_ready信号，结合功能描述的channel_slave接口时序来看，只有当valid为高且ready为高时，数据写入才算成功，如果此时ready为低，那么则应该保持数据和valid信号，直到ready拉高时，数据写入才算成功。

代码：

下图是tb2.sv中的chnl_write()任务，对照可以模仿写出以下代码：

task chnl_write(input logic[31:0] data);

	//在上升沿阶段将valid置为高电平

	@(posedge clk);

	ch_valid <= 1;

	//接着写入数据

	ch_data <= data;

	//等待ready信号也为高,数据才算写入成功，否则要保持valid信号和数据

	@(negedge clk);

	wait (ch_ready === 'b1);

	//数据写入成功后，等待一个空闲周期

	chnl_idle();

endtask

最后代码如下图：

3.问题（3）：set_name()即设置实例的名称，在initial过程块"data_test"中，在发送各个channel数据前，请设置各个channel_initiator的实例名称，这样方便在仿真时各个实例的打印信总可以显示它们各自的名称、数据发送时间和数据内容，便于阅读和调试。

• 先调用set_name()函数为示例命名：

再把动态数组初始化，代码如下图：(这时文件标记为tb41.sv)

此时，tb41.sv已经可以仿真得到数据，波形如下wave11.do：

• 再进一步，改为以下形式：

文件标记为tb42.sv

波形如下wave12.do.

4.问题（4）：最后，同学们进入了本次实验的最后一个步骤了，路桑之所以提出发送更多的数据，并发送更紧读高速的数据，为了同学们可以观察到，是否你的二个channel.slave各自的chX_ready信号可以拉低呢?如果拉低了，这代表着什么?那么请你试试看，考虑如何发送更多更快的数据，让MCDT的三个chx_ready信号可以拉低吧。

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2. 单个文件串口里将字体放大，可以使用ctrl+,同理，ctrl-可以缩小字体

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