2 x9 q' I- o7 g/ {+ q: c7 u. R. G. L" y3 r# D( S! I. v6 C
2.1 TEXTIO的功能8 Y; V8 \1 S4 g b$ c1 { s7 A
! U- K) W9 _6 u" { % [1 x1 k! C. V7 Q/ n l( o + O N z. j. q+ ?0 n+ B! x8 p* \9 z TEXXTl0是VHDL标准库STD中的程序包(Package),它提供了VHDL与磁盘文件直接访问的桥梁。TEXTIO定义了3种类型:LINE类型、TEXT类型及SIDE类型。TEXTI0在程序包中定义了一些访问文件的过程(Procedure)。9 h1 R! W2 ?8 a+ z- M
& K- c2 [; l: q, c1 I7 z 2 @7 ?1 Z# _) P2 V+ J
$ p- \1 l9 Z5 l) h0 w& M: f$ }) o TEXTIO提供的基本过程有: 0 I% Y2 S/ D( o6 d0 [, z. P 9 m" r3 `/ m) z# x$ k & h% j1 H2 }4 ^6 A! r0 ?5 b# n6 z! B9 _4 v8 U* H! I& I
(1)procedure READLNE(文件变量,行变量),用于从指定文件读取一行数据到行变量中; , k7 s l' x( O& M, e8 ]+ a8 }" s
(2)procedure WRITELNE(文件变量,行变量),用于向指定文件写入行变量所包含的数据;: f) [" T/ M: G* Y* ]: {; |
+ p ] E% H' t: H o' E1 f' m/ W& D( P8 ]
仿真结束后,仿真结果是否符合要求,用户可以通过二种方法来判断。一种是应用软件自动判断。即通过TestBench或其他软件(如MATLAB)对仿真输出结果和期望输出结果进行对比,从而得到分析结果:另外一种是人工判断.即设计者自行对仿真输出结果和期望输出结果进行对比,从而得到分析结果。 6 u. b+ j5 h: ^' w 2 V1 M/ b( ?$ f4 `- s z( g + K$ K$ V& v$ S% G# y+ a5 f
+ Z& p$ B# q: s& P7 ^
3 仿真测试实例1 L) I+ |* T) ?6 x3 K) o
3 ]; s/ h" |3 \' e. Y
7 O( g7 g- t- S. n Y: [. ^
- ~$ t0 J6 f1 f# i5 g 3.1 电视图像实时目标捕获单元功能 7 c y# _ p: i$ p: S6 G* s+ y0 Q- E1 Z0 e2 I3 \# s) F
" s& A/ D* \# \9 }
8 I8 u# v, _2 Y7 V. }$ a! O 电视图像实时目标捕获单元(以下简称待测单元)具有对电视图像中的目标图像进行实时捕获的功能。本例将用TEXllO和MATLAB辅助Test-Bench对待测单元进行仿真测试。 . i! D8 I/ J8 ~7 C& H( c 9 I1 A, V, c9 g! j1 ^ 2 V: H. Q4 y U% F+ M& D/ \( M4 o8 u( ^/ { N6 G) n' |/ X, J! A4 `
3.2 需要产生的测试信号及波形 % s# `# k3 v# O, G! y7 a( H" B$ W- e1 G! [- b& [4 f" I/ x& j7 |
# N) q9 l( x* ] 0 o' L" X; n t1 @8 f" Q+ \, k, s4 M 待测单元输入信号的时序如图2所示。其中,clk、vsy、hsy和ccd分别代表像素时钟、数字化后的场同步、行同步和二值图像信号。) N( V6 C' b/ F( } Q6 {
% t9 u+ @" O8 ]& O
+ l1 Y4 j* S' j" X8 B, o! i, g
* S2 J* _; E8 K
& `( _! B* P* c5 s* f+ M) a
# J9 M1 g7 _& R& f
用户设计的测试激励信号即测试激励文件中输入信号的激励数据,应符合图2所示时序的要求。 ' G0 n9 q9 p; e0 ] ' Y b0 D% x! v) j8 p- G7 i / D5 B, e; U! w7 p
* R$ ?# ^: v3 ~8 |5 V' Q4 U
3.3 测试信号的产生7 R# C% |9 u# s! H
$ a8 s) a- s j+ I
J+ m) N, @. U5 d9 k; x- O6 L; f4 S' ~/ X6 U) d* d% P/ W% f
在MATLAB的开发环境中.通过编程可以生成测试激励文件。 / \) K7 _8 b V+ I 9 f' [5 R: \7 V7 P 7 `4 K+ f) {& o! a2 m" h( y; w' ?
8 E* J. G1 e, B8 I. m 以下是生成测试激励程序的核心代码: ) `& w& l4 J2 a9 v2 q6 S: Q+ Z1 q& a$ w. I) q
image=imread(‘pic.bmp’);%读取图像文件9 V/ w% p/ n0 b/ e. f: [6 O
6 ]# l9 @, }/ w$ B8 l( f
[YN,XN]=size(image); %得到图像大小: r; c1 m! r/ {6 E, L$ N& i- _8 T
* g2 W$ J- c1 _9 Q5 K# C! |( N/ L
FZ=20; %晶体振荡器频率(MHz) & S1 G' K! R2 O& L+ n& a; n+ _! Z9 e8 B* x! B
%定义常数 %对应于图2所示的时序: ?- u0 k$ f3 |* L! C! y- t
3 V9 }& x6 j, u Z& u6 A) t" Q ] POSTIME=52.2; %行正程时间(μ8). s. ^" O. @0 y" I
1 c; `" N& j! `4 w9 e/ a2 S4 x NEGTIME=11.8; %行逆程时间(μs) $ o% m0 ^4 l0 ^' v( Y , [3 M1 l+ T. i0 {# h HORTIME=64;%行正逆程总时间! b) W* _& R% d, F% L: K; p0 Y
7 Y3 `+ p: R1 Q6 ]3 d, j$ K VSYTIME=1615; %场信号时间(μB) " c+ a# W4 l8 v& o% x5 Y2 K+ S* n" i/ M7 H
PPDOT=POSTIME*FZ/XN; %行正程时间*晶体振& B. v% h8 k! p2 i# q5 ]4 a! B
. Z* |( r0 l% R3 u0 w9 o& E4 T
荡器频率,图像X方向分辨率4 Y) u6 m6 ?, X$ c$ W& _: x
$ H* A& K. y; ?5 A @/ v) d3 X
……( M6 Z) \) ` I! X& ]& q
; k# h" U) y+ | r4 R 6 }/ f; r0 S" z! Q 1 e/ d( ?( x- d" `6 z& j& X/ ^* D fid=fopen(‘TestVectors.inp’,‘W’) ;%指定测试激励文件的文件名称$ A% D8 l" g. i6 v
' R1 h2 F6 z' H2 I for j=1:1:YN; - u# E0 f! q' C! P* @0 R Q 9 ^4 ]0 x' \ a2 V yy_j;xx=0;1 V$ X' h" ~+ R! w
" H+ X( k, B% ^, S( }# d) R k
for i=l:1:HORTIME*FZ; 2 e9 ?9 \ c6 n6 f+ _: H3 H0 L/ {, G
%产生行同步激励 1 `) j6 L) a9 c; z; o; f: e ' i. G. {# x6 ~; h# Q if(i<(HFNTIME+HDLTIME)*FZ)(i>(HFNTIME+HDLTIME+HSYTIME)*FZ) " g8 ?' ~ Y$ Z$ C- H" N$ u1 \% Q( \
hsy=l; _/ o2 B# Z$ u; z3 m! f
6 K' s/ B" _( @, } else % u2 t( u6 K- [' |8 R+ ~ ; V* W j' ^5 P1 @" ^ hsy=0;: \9 g$ K B3 V/ b# z+ _
1 e* @, L( R/ J% B6 W3 m- S
end;; J7 D1 _3 D" ^
( M3 T) R. j. _9 @
%产生像素时钟激励' B2 |9 L5 u6 @( g
. A1 L. t% l% p4 t0 Q( R if clk==16 f0 R7 z, f1 u; _+ `0 N
; K$ i( N" x' e* V( y* g clk=0; 1 I. {1 n6 z5 p1 H: b & @" {* T! e+ I else , n2 Z& S/ }% h2 }2 v5 f 9 ^' F$ ^8 Q& }. X5 `. K M* v clk=l;9 v& d3 Q: l% H
% ^# j6 t. F- x' D1 j7 G
end; ; k2 s, J8 r" y. Z* m6 E. Q 2 L3 G9 c6 K7 o( ?7 o %产生CCD激励/ O& w8 s; |' X# B1 r
+ i) w9 z: y) m+ l
if i>NEGTIME*FZ 4 [" Z- `8 L# _' Q2 \+ i( b" u3 ~ S4 s" E
xx=round((i-NEGTIME*FZ)/PPDOT+0.45): 6 t7 w& F9 P! \/ G! {& V1 z7 S5 f ( \9 f( K& q; S3 w7 ~: x: w ccd=round(image(yy,xx)); 5 F5 I% i2 Y5 M6 ]5 y9 I" f T- G) r: b
else + @: Y9 x r' m4 J7 T5 @. i' |) c; R: ^
ccd=0; 7 {8 U( E. M0 x# h8 V" z ; m c$ P; Y9 Q7 X8 { end;6 r5 K6 j+ o( V% I i7 F3 X/ @( D
6 s' v4 [6 R2 i1 z; r' `0 Y %将激励写入测试激励文件 " o1 _( C! {4 O: i: {4 W- A' \8 M6 s# H
fprintf md.‘%d%d%d%d%d%d、Il’,clk,ccd,hsy,vsy);! J* \. A! E) ~( g
, L# ^# g2 b' v. N/ V; o
end; - l4 f9 Z7 n$ E$ s$ D; p4 L1 a1 H+ V6 q& M7 Y' u
end; : q! A* _( c4 s1 W) H; L0 x, i7 M3 k9 B! `- U8 N* g8 t) p% o
产生的测试激励文件名称为TestVectors.inp,激励内容以ASCII码表示,信号之间用空格隔开,且一行代表一次激励。下面是测试激励文件中的一段内容,激励包含clk,ccd,hsy,vsy 4个信号: 8 |' c, E+ o) ^8 B1 l, J, B+ o. v+ S, W
0 0 1 1—clk=0 eed=0 hsy=l vsy=l # J. {* d2 X* I: d7 _) j 1 O% ]1 u( _3 w/ I% o 1 0 1 1—clk=l ccd=0 hsy=l vsy=1 . r. a% ^6 [ x3 q( K ; Q' v0 m8 [0 P5 [6 M$ M3 M …7 r1 l8 t" ?. A
9 ]2 {: k9 f. n+ z
6 o7 {$ ?) ?7 B0 ?" Z V6 t
$ j6 g7 `) y! B1 g, [7 i 0 0 0 1——clk=O ccd=0 hsy=0 vsy=1% e+ z2 f! r+ b3 X ^# y
1 ?+ R" n4 ~4 W; y6 m …+ F7 G% G/ n6 E: \9 m
& `' Y. |7 d+ l4 T( }# [/ V + y) {3 X% u0 l5 t" F# n" P
; y# l! E( [+ m, o3 Z
进行仿真时。TestBeneh应用TEXTIO通过逐行读取测试激励文件得到待测单元输入信号的激励。 / g% n _7 A. w, }! X8 V$ F! |: C l7 p" o
/ C- o$ B! P2 V* k- B
' X: Y+ u2 \ ^ 3.4 编写TestBench% Z' G, P; Y+ W5 n% U/ A
4 p) A0 A9 ^7 Y
7 i/ ^% M0 @6 A' w. o) w$ l& M
TestBench调用TEXTIO读取测试激励文件得到激励,然后将这些激励分别驱动到待测单元的输入端口。同时,TestBench读取待测单元的输出结果,调用TEXTIO将仿真输出结果写入文件名称为Re-sult.out的仿真结果输出文件。 ! L. }# s9 A4 a1 K6 x; A+ `3 y8 x( Q- F5 Y) }
6 O; X7 C5 h8 j7 k+ [
# I9 S$ X9 Q$ Y 以下是TestBeneh的核心代码: 3 k% Q% X1 n. U5 L* R) p; ^4 P, U4 p& z, C
testprocess:process3 A3 e8 ?2 C& w0 n% o1 B
8 U2 D( |% _; J( f/ z
file vector_file:text open read_mode is“TestVectors.7 o% h8 F7 ^6 F& _5 @
5 H& [2 [+ ~4 j inp”:一指定测试激励文件4 p9 i3 \3 W/ y$ S6 n$ T0 M
; E! I* \, g4 R' D
file output_file:text open write_mode is“Reset.out”: - n1 e; L' ^/ g6 n% l 8 X) X" o& h4 i0 [4 \+ h 一指定仿真结果输出文件 # K6 |7 V: j0 O& i1 v7 c. q 9 A% z- D( A d variable invecs,outvecs:line; 6 r B V8 F9 I* I& ?2 q9 Y. l2 w3 Y( k0 h
variable good:boolean;5 e' |- l: r3 M, U; z
! ?3 m, F, W, A8 |5 V variable eh:eharacter; x4 B4 t) B1 n* J9 M* Z% v z2 {- T8 g* {9 x# a% ]* |9 x
……$ A3 P6 N- M0 T! m7 F
- D, w' S. D, H8 d3 I
& M2 N) ^; H( s. x4 M: W. H 8 _ `7 m3 C- J8 \4 e while not endfile(veetor_file)loop - c& h, o" A$ B+ O$ h# S! [7 K$ g
readline(veetor_file.invecs);一读出测试激励文件一行内容.得到激励 ( s2 P7 E4 D) }- A, Y, [+ T0 r; t: i9 l% i
read(invees,vclk,good); 一一读取一个值给信号vclk % K6 }& ~7 ~+ e# @6 N% y* e7 S & s C9 ?- `, A# m. C3 p read(invees,ch); 一一读取空格 : }: \% H7 G8 V: _: u ' `$ s" q9 I% x; N% a3 K …… ) A+ ^: `, W9 G5 t' X: s# J% g/ v9 o- ]6 ]$ B
' o! ^0 q ]1 ^& _% H) D0 Q. |5 u2 z
read(invees,wBy,good); 一读取一个值给信号vvsy ( S# _; B4 H m+ C+ d( y- N0 V6 G6 c$ y
read(invecs,ch); 一读取空格1 a, [) P' d$ V( f5 }
+ O9 ^$ E' b( }
……! s. _7 a0 |+ D9 ?2 u3 @3 C/ ~8 m
% s1 ^0 h4 q5 }1 S" ^. V/ p ' y. ~# j+ V4 H* a# x
0 w9 `0 N( w( C+ J/ h
clk<=vclk;一驱动待测单元的输入信号clk; q, _5 B4 P) @2 V( r0 j
9 n- C. I. h* a& u
ccd<=vced;一驱动待测单元的输入信号ccd ; P% y7 W# s& d- e f : { K; \# v/ g7 f' y D2 \) U hsy<=vhsy;一驱动待测单元的输入信号hsy 5 q) y8 k1 Q) U: m. N8 _! L 7 W( }8 Z+ U8 E( C, i+ T/ i vsy<=wsy;一驱动待测单元的输入信号vsy) _7 P. T b/ q v4 n
+ ]8 Y/ i( e) @! [% Y5 x: e. H
…… ! p6 W. J! L$ g7 _' f, T& X/ r8 Z* P- l: Z
, v- L7 T/ X& O2 E, o ! f" v- Z& Z5 y5 `0 F0 F. z caseiis + w* o" F% Q6 r( Q5 P/ J3 N O5 u3 W8 @8 |
when 0=>out_string:=“frame_Yup0:”:一将目标0左上角Y坐标写入仿真结果 8 O2 e. [/ \% J# b) D8 _" S8 R2 t$ [1 B' J- R
when 1=>out_string=“frame_Ydn0:”:一将目标0右下角Y坐标写入仿真结果 4 n4 M h4 {( n0 h8 f : n' u% {7 k r when 14=>out_strlng:=“frame_Xli3:”:一将目标3左上角X坐标写入仿真结果* i2 x( z% B0 M9 C( E7 a8 A4 d6 ~
2 B A. o+ F7 {& ^) C$ ]) ~ when 15=>out_string:=“frame_Xrt3:”:一将目标3右下角X坐标写入仿真结果' @9 n$ ?) H0 Z0 n& G
# }' z9 A# I! q; {0 U& T3 `" A' V when other8=>null; ; a5 [) V/ J& d$ ?& G - O: u) [/ `, c3 P" k5 K& ]# { end case;; ]: D3 y1 E `2 T
5 o6 V, Z% E5 x+ m2 ^" u5 C2 x( I
write(outvees,string’(out_string));1 |) K5 M/ x+ R, [9 X+ p1 ^3 _$ Y
5 t. C7 }9 \- U0 @/ u- F( p
…… , F9 `+ ^6 z# E) Y 1 l# J. f+ _, Y2 F ( B3 ]5 X- ~* X! C0 N # D. _ c; n* V0 E" d 3.5 Modelsim中显示的测试波形及测试结果 Z4 K% y- f; ]2 d- {9 ?( ^& l9 S( U6 D8 j S5 L ~' I* z
5 b$ d8 A( u# u, Z. I9 z9 P
) e1 t: K+ `; Z7 n. x9 r 在Modelsim提供的HDL仿真环境中,运行TestBeneh进行仿真测试,得到测试向量波形(如图3所示)、仿真波形(如图4所示)和仿真输出结果文件ResuIt.out。对仿真输出结果进行分析表明,仿真输出的目标位置与输入电视图像中的目标位置完全一致。 6 e6 Y% b+ s7 `% T) I" X . c' [' j: X1 I4 x6 ?! L& D ( a% J. z/ w+ ^3 q1 _4 c K6 |) ? 9 Q' B" ~- T# L- V8 a) f: s0 _6 t 9 ]6 r* h3 L- r) g* G& t0 k. y1 L( P. T
% E& t. M5 U; z. z! p. v
0 o5 {7 I- Z0 Q% C B4 Q- ~ 5 G7 A2 ?1 [6 f! Q4 h" U' h$ r' I9 Q; o, l
本例的结果分析是通过人工对比进行的。还可以将仿真预期输出结果保存在测试激励文件或其他文件中.TestBench调用TEXTIO读取仿真预期输出结果.并和仿真实际输出结果进行对比,然后自动判断结果是否正确。在某些场合下,例如对VHDL编写的处理器进行仿真调试时,用户可以将包括指令类型、源地址、目标地址在内的指令保存成文本文件。TestBench调用TEXTIO读取这些指令。同时.TestBeneh调用TEXTIO将结果及中间变量保存成文本文件,以便设计者事后分析和查找问题的原因。! D8 \7 U6 J% a9 P$ u
* \2 o' e; G$ ]