第九讲 基本的输入和输出

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

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

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”;

文件定义：二进制 I/O 文件（ VHDL 1993 ）

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；

文件定义：二进制 I/O 文件（ VHDL 1987 ）

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；

文件定义： TEXTIO 包

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 ）；

文件定义： TEXTIO 包的使用

文件定义： TEXTIO 包的使用

文件定义： TEXTIO 包的使用

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；

代码示例：类型转换

代码示例：类型转换

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 headerClk = 0, N1 = 01001011

代码示例：（ Bhasker95 ） 读入的格式化输入行：

代码示例：（ Bhasker95 ） 读入该格式化输入行的程序：

代码示例：文件名的处理

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

代码示例：测试模块

代码示例：测试模块

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

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

代码示例：测试程序（ Testbenches ）

代码示例：结构化测试模块

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

测试激励的生成：示例（ Smith96 ）

测试激励的生成：示例（ Smith96 ）

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。

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。

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.

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.

断言（ ASSERT ） 设计者可以在预定义的级别上报告出错情况： NOTE,WARNING, ERR

OR 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

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

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