FPGA测试的时候需要编写测试模块，即激励模块，在编写测试模块时啥时候需要产生输入激励信号?

Posted 2023-03-29

如题。

参考技术A 在设计中，在某一次测试时，并不是所有模块你都想测试到。这时候你可以只关注你的目标模块，所有其他模块输送给目标模块的信号都可以用激励的形式来产生。所谓激励就是触发你的目标模块工作的外部因素。当然，如果这个模块范围扩大到整个芯片时，激励就是其他芯片给fpga的信号。

用一个简单的例子。你想知道某个模块是不是如你设计的一样，能完成某个功能。那么在测试的时候，应该写一个测试模块，将其输出信号作为目标模块的输入，然后检查目标模块的输出，看是否如你所想。这个测试模块的输出就是激励信号。至于你想什么时候输出，这个看你自己的需求了，想啥时输出就啥时输出。只要能尽量遍历你的实际应用场景就可以了

Verilog语法之测试文件

要测试我们设计的模块功能是否正常，最直接的办法就是烧写到FPGA芯片中进行验证，但是这种方式往往结果并不直观，且出现问题后也不容易定位。为提高工作效率，我们可通过电脑仿真的方式进行功能验证，待仿真通过后，再烧写到FPGA中，这样可以快速排除电路中存在的绝大多数bug。在电脑上进行仿真，除了我们设计的功能模块之外，还需要另一模块——testbench，用于产生被测模块所需的激励信号。由于testbench只是用于电脑端的仿真，而不需要最终综合成电路，因此其写法更加灵活，可以使用verilog语法中的一些不可综合的语句，如initial、#、$display、$readmemb、forever等。

假设我们的被测模块完成以下功能

其verilog代码为：

1. 简单测试文件

最简单的测试文件可以写成如下形式：

语法说明：

testbench文件一般不包含任何输入输出信号

将被测模块实例化，被测模块的输入信号定义成reg类型，输出信号定义成wire类型。

initia l：通过initial块构造输入信号的波形，同一initial块内部的语句是串行执行的，多个initial块之间并发执行。

2. 自检测试文件

带自检功能的测试文件如下所示，可以对输出结果进行判断，并打印错误信息。

模块的输入信号给定之后，就有有结果输出，将实际输出结果于预期结果做比较，如果不同，则打印出错误信息。

3. 测试向量

通过测试向量进行仿真

将输入信号的各种组合以及对应的输出结果构成一测试向量，则每个向量中都包含了一种输入状态，以及该状态下的期望输出结果

将该向量导入一内存数组

构造一时钟信号

在时钟的上升沿，将一个向量赋值给被测模块输入端，并在时钟的下降沿对被测模块输出与期望输出结果进行对比，如果不相同，则记录下该向量，至此向量全部测试完毕。

向量测试文件（example.tv）:包含a、b、c以及y_expected

000_1

001_0

010_0

011_0

100_1

101_1

110_0

111_0

测试文件

前面介绍了三种测试方法，三种方法各有其优缺点。

简单测试文件编写简单，容易上手，但需要人工判断仿真结果的正确性；

带自检的测试文件可以将错误信息打印出来，但编写稍微复杂一些，且激励波形仍需通过人工输入代码来完成；

测试向量法测试文件编写最为复杂，还需要编写一个用于跟被测模块结果进行比较的黄金模型，但此种方法测试最为充分，且后续维护起来也最容易。