第九讲 基本的输入和输出

1. 第九讲 基本的输入和输出

2. 提纲 • 基本input/output文件 • 测试程序（Testbenches） • ASSERT语句

3. 文件对象 • VHDL的对象包括 • 信号 • 变量 • 常量 • 文件 • 通过引入文件类型，使得我们可以定义和使用文件对象

4. 文件定义 • 文件可以通过它所存储的内容来进行区分 • type text 是字符串文件； • type IntegerFileType 是整数型文件； • VHDL 1987中的文件定义 • file infile: text is in “inputdata.txt”； • file outfile: text is out “outputdata.txt”； • VHDL 1993中的文件定义 • file infile: text open read_mode is “inputdata.txt”; • file outfile: text open write_mode is “outputdata.txt”;

5. 文件定义：二进制I/O文件（VHDL 1993）

6. 文件定义：二进制I/O文件（VHDL 1993） • VHDL支持read（f,value）, write（f, value）和 endfile（f）操作； • VHDL 93支持File_Open（）和File_Close（）操作； • 直接和间接的文件打开操作；

7. 文件定义：二进制I/O文件（VHDL 1987）

8. 文件定义：二进制I/O文件（VHDL 1987） • VHDL1987支持read（f,value）, write（f, value）和 endfile（f）操作； • 通过文件声明来间接地进行文件打开操作；

9. 文件定义：TEXTIO包

10. 文件定义：TEXTIO包 • 文件是按行（lines）来组织的； • Read（）和write（）子程序对line数据结构进行操作； • Readline（）和writeline（）子程序和文件进行数据交换； • 基于Text的 I/O操作； • 在STD 库的TEXTIO包中封装了全部的操作子程序 • 从行（ lines ）中读取和写入预定义类型数据的子程序； • 针对std_input and std_output的预定义访问操作； • 子程序名的重载（Overloaded）；

11. 文件定义：TEXTIO包的使用

12. 文件定义：TEXTIO包的使用

13. 文件定义：TEXTIO包的使用

14. 文件定义：扩展TEXTIO支持其他数据类型 • 对用户隐藏TEXTIO的ASCII格式； • 针对所希望的数据类型的读和写，如， std_logic_vector ，提供类型转换子程序； • 将子程序封装在包中； • 将包（ package）安装在库（ library）中，然后通过use子句使库中的内容可见；

15. 代码示例：类型转换

16. 代码示例：类型转换

17. 代码示例：（Bhasker95） • 输出格式定义： write (buf, “This is the header”); writeline (outfile,buf); write (buf, “Clk =”); write (buf, clk); write (buf, “, N1 =”); write (buf, N1); • 输出结果： This is the header Clk = 0, N1 = 01001011

18. 代码示例：（Bhasker95） • 读入的格式化输入行：

19. 代码示例：（Bhasker95） • 读入该格式化输入行的程序：

20. 代码示例：文件名的处理

21. 代码示例：文件名的处理 • 在上面的代码中假定“input”映射到模拟器的控制台 • 通常“input”和 “output”分别映射到标准输入和标准输出

22. 代码示例：测试模块

23. 代码示例：测试模块

24. 代码示例：测试程序（Testbenches） • 测试程序具有一定的通用性 • 基本策略是：施加测试激励，测量和记录响应矢量

25. 代码示例：测试程序（Testbenches） •测试程序产生周期性的时钟信号并施加测矢量

26. 代码示例：测试程序（Testbenches）

27. 代码示例：结构化测试模块

28. 测试激励的生成 • 定义功能测试所需的激励矢量和参考矢量 • 激励源 • 局部常数阵列 • I/O文件 • 时钟和复位信号的生成 • 通常与激励矢量相隔离 • 实现周期性的激励

29. 测试激励的生成：示例（Smith96）

30. 测试激励的生成：示例（Smith96）

31. 测试结果的确认（Validation） • 将测试响应矢量与参考矢量相比较，并在外部文件中记录其中不匹配的部分（出错点）； • 同时需要记录出错点所对应的仿真时间点； • 可能需要记录仿真状态。

32. 断言（ASSERT） • 将测试响应矢量与参考矢量相比较，并在外部文件中记录其中不匹配的部分（出错点）； • 同时需要记录出错点所对应的仿真时间点； • 可能需要记录仿真状态。

33. 断言（ASSERT） assert Q = check(1) and Qbar = check(0) report “Test Vector Failed” severity error; 仿真器控制台输出示例 Selected Top-Level: srbench (behavioral) : ERROR : Test Vector Failed : Time: 20 ns, Iteration: 0, Instance: /T1. : ERROR : Test Vector Failed : Time: 100 ns, Iteration: 0, Instance: /T1.

34. 断言（ASSERT） assert Q = check(1) and Qbar = check(0) report “Test Vector Failed” severity error; 仿真器控制台输出示例 Selected Top-Level: srbench (behavioral) : ERROR : Test Vector Failed : Time: 20 ns, Iteration: 0, Instance: /T1. : ERROR : Test Vector Failed : Time: 100 ns, Iteration: 0, Instance: /T1.

35. 断言（ASSERT） • 设计者可以在预定义的级别上报告出错情况：NOTE,WARNING, ERROR and FAILURE （枚举类型） • 报告的参数是一个字符串，该字符串会写到仿真输出 • 断言所对应的操作是仿真器相关的 • 并行 vs. 串行断言语句 • 在不中断仿真的情况下TEXTIO比 ASSERT快

36. 断言（ASSERT）：示例（Bhaskar 95） • architecture check_times of DFF is • constant hold_time: time:=5 ns; • constant setup_time : time:= 2 ns; • begin • process • variable lastevent: time; • begin • if d’event then • assert NOW = 0 ns or (NOW - lastevent) >=hold_time • report “Hold time too short” • severity FAILURE; • lastevent := NOW; • end if; • -- check setup time • -- D flip flop behavioral model • end process; • end architecture check_times

37. 总结 • 基本input/output • ASCII I/O和 TEXTIO package • binary I/O • VHDL 87 vs. VHDL 93 • 测试程序（Testbenches） • ASSERT语句