1、流水灯实验的 Testbench 报告一、 设计源码（顺序方法）module led(input clk,input rstn,output reg3:0led);parameter T1s = 4d10;reg3:0cnt_1s;always(posedge clk or negedge rstn)if(!rstn)begincnt_1s = 0;endelse if(cnt_1s = T1s)begincnt_1s = 0;endelse begincnt_1s = cnt_1s + 1b1;endalways(posedge clk or negedge rstn)if(!rstn)be
2、ginled = 4hf;endelse if(led = 4hf) beginled = 4he;endelse if(cnt_1s = T1s)beginled = led2:0,1b1;endendmodule二、 测试代码timescale 1 ns/1 nsmodule led_tb();reg clk ;reg rstn;wire3:0 led;parameter CYCLE = 20; parameter RST_TIME = 3 ;led u( .clk (clk ), .rstn (rstn ),.led (led ) );initial beginclk = 0;forev
3、er#(CYCLE/2)clk=clk;endinitial beginrstn = 1;#CYCLE;rstn = 0;#(CYCLE*RST_TIME);rstn = 1;endendmoduleTestbench 设计的几个步骤：1、 设定时间标尺、timescale；2、 定义信号类型，与输入对接的 reg，与输出对接的 wire；3、 对待测设计的顶层模块进行例化，即将 testbench 与待测设计接口对接；4、 给输入接口产生激励。三、 结果分析老师的源代码中设置的流水灯跳转周期是 1S 钟，但是在仿真的过程中，1S实在是太漫长了，所以我将跳转周期改为 10 个时钟周期了。根据
4、testbench 可知，第一个时间周期结束，拉低复位信号。复位信号产生低电平，always 块得到反应，led=4hf(即 1111)；每次 clk 上升沿的时候 always 都会响应，但是 rstn 为低电平时，计数的变量 cnt_1s 会一直清零，led 一直处于全灭状态。我在 TESTBENCH 中设置的 rstn 拉低持续 3时钟周期，3 时钟周期后，rstn 会变成高电平，在下一个 clk 上升沿，always 又开始响应，根据设计当 led 原状态为 1111，触发后会跳转为1110，即第一个 led 亮。之后，按设计初衷应该是每过 10 个时钟周期，led 产生一次流水式变化
5、，但实际情况并非如此。我们可以看到上图中黄线位置，led 由 0111 经过 10 个时钟周期后变成 1111，但是 1111 只持续了一个周期就变成了 1110.原来，在第二个always 中有这么一句else if(led = 4hf) beginled = 4he;end虽然计时变量 cnt_1s 未满足条件，但是 led=1111，仍然会使 led 发生改变。而且 led=1111 时，led 是处于全灭状态，作为流水灯应该是不希望全灭状态的出现，第四个灯亮完，应该马上跳转到第一个灯。即便如此在实物电路中，这并不会影响功能的实现，因为多出的这一个时钟周期仅为20ns，人的肉眼根本无法识别。四、 程序优化试想如果这不是一个流水灯实验，而是一个对精度有很高要求的电路，不允许出现这么一段全 1 的状态，那么程序该如何修改？其实 led 全为 1 的状态，主要是由于第二个 always 模块产生，所以只用修改第二个 always 的内容，下面是我修改后的代码，和运行结果。这段代码主要的关键就在于阻塞赋值。修改后：运行结果：对比运行结果，我们很容易发现，led 没有再出现全 1 的状态，而是标准的按照 10 个时钟周期跳转一次，达到预期效果。
