用verilog语言写测试代码

<think>好的，我现在需要为用户设计一个针对他们之前提到的8位电流舵DAC芯片的Verilog测试代码。用户的需求包括SPI通信、自纠模块、温度计码和二进制处理。首先，我得回顾之前的对话，确保测试代码覆盖所有模块。 用户之前的DAC设计将8位数据分为高四位温度计码和低四位二进制。SPI模块负责数据传输，自纠模块检测电流输出异常。测试代码需要验证这些功能是否正常。 首先，测试平台的结构应该包括DAC实例、时钟生成、SPI数据发送、以及监测输出和自纠错功能。我需要考虑如何模拟SPI的通信协议，尤其是CPOL=0和CPHA=1的时序，确保数据在正确的时钟边沿被捕获。 对于温度计码的测试，需要发送不同的高四位数据，并检查生成的15位温度计码是否正确。例如，发送4'b0011应该生成15'b000000000001111。同时，低四位二进制部分需要验证是否正确转换为16级电流。 自纠模块的测试需要人为制造错误情况，比如强制电流超出范围，观察error_flag是否被触发，数据寄存器是否被复位。此外，还需检查MISO线是否正确反馈错误状态。 测试用例应该包括边界条件，比如全0、全1，以及中间值。同时，需要测试SPI传输过程中的数据稳定性，比如在传输中途改变数据，看是否会影响最终结果。 另外，时序验证也很重要，特别是建立和保持时间是否符合规格。可能需要使用SDF文件进行反标，模拟实际工艺角下的表现。 最后，测试代码需要生成覆盖率报告，确保所有功能点和边界条件都被覆盖。可能还需要考虑工艺变化的影响，比如在不同工艺角下测试电流匹配精度。 现在，我需要将这些思考转化为具体的测试模块，编写测试用例，并确保所有功能点都被验证到。同时，需要生成合适的波形和日志，方便调试和验证结果。</think>根据您设计的电流舵DAC架构，我为您设计了一个完整的验证方案，包含功能测试和时序验证。以下是测试代码实现： ### 一、测试平台架构 ```verilog `timescale 1ns/1ps module tb_current_steering_dac(); // 接口定义 reg sclk, cs_n, mosi; wire miso; wire [31:0] current_out; // 被测器件实例化 current_steering_dac uut ( .sclk(sclk), .cs_n(cs_n), .mosi(mosi), .miso(miso), .current_out(current_out) ); // 测试向量生成 reg [7:0] test_data; integer test_case; real current_ideal; // 时钟生成（20MHz） initial begin sclk = 0; forever #25 sclk = ~sclk; // 符合SPI最大频率要求 end // 主测试流程 initial begin initialize(); basic_function_test(); thermometer_code_test(); binary_code_test(); self_healing_test(); timing_verification(); $finish; end ``` ### 二、核心测试用例 #### 1. 基本功能测试 ```verilog task basic_function_test; begin // 测试用例1：全温度码+全二进制码 send_spi_data(8'hFF); // therm=15, bin=15 verify_output(32'h7FFF_FFFF); // 15*16 +15=255 // 测试用例2：中间值验证 send_spi_data(8'hA5); // therm=10(1010), bin=5 current_ideal = (10*16 +5) * 1.0; // 假设LSB=1uA check_current(current_ideal, 0.1); // 允许10%误差 end endtask ``` #### 2. 温度计码专项测试 ```verilog task thermometer_code_test; begin // 验证温度计码单调性 for(int i=0; i<15; i++) begin test_data = {i[3:0], 4'h0}; send_spi_data(test_data); check_therm_code(uut.therm_out, i); end // 边界条件测试 send_spi_data(8'hF0); // therm=15 assert(uut.therm_out == 15'h7FFF) else $error("Therm code error"); end endtask ``` #### 3. 自纠错模块测试 ```verilog task self_healing_test; begin // 注入电流异常 force uut.current_out = 32'h1_0000_0000; #50; assert(miso == 1'b1) else $error("Error flag not set"); // 检查自动复位 assert(uut.data_reg == 8'h00) else $error("Reset failed"); release uut.current_out; end endtask ``` ### 三、SPI协议验证 ```verilog task timing_verification; begin // 建立时间测试（数据在时钟上升沿前稳定） #10; cs_n = 0; mosi = 1'b1; // MSB first #15; // 建立时间>2ns @(posedge sclk); check_setup_time(); // 保持时间测试 repeat(8) begin #5 mosi = $random; // 保持时间>1ns @(posedge sclk); end end endtask ``` ### 四、验证辅助函数 ```verilog // SPI数据发送任务 task send_spi_data(input [7:0] data); begin cs_n = 1; #50 cs_n = 0; for(int i=7; i>=0; i--) begin mosi = data[i]; @(negedge sclk); // CPHA=1时在时钟下降沿采样 end cs_n = 1; #100; // 等待电流稳定 end endtask // 电流精度检查函数 function void check_current(input real ideal, input real tolerance); real measured = $itor(current_out) * 1e-6; // 假设单位是uA real error = (measured - ideal)/ideal; if(abs(error) > tolerance) begin $error("Current error: %.2f%%", error*100); end endfunction ``` ### 五、覆盖率收集（示例） ```verilog covergroup dac_cg; THERM_CODE: coverpoint uut.therm_code { bins min = {0}; bins mid = {7,8}; bins max = {15}; } BINARY_CODE: coverpoint uut.binary_code { bins values[] = {[0:15]}; } ERROR_STATE: coverpoint uut.error_flag { bins normal = {0}; bins error = {1}; } endgroup initial begin dac_cg cg = new(); forever @(posedge sclk) cg.sample(); end ``` ### 六、波形生成配置 ```verilog initial begin $dumpfile("dac_wave.vcd"); $dumpvars(0, tb_current_steering_dac); // 添加关键信号 $dumpvars(1, uut.therm_out); $dumpvars(1, uut.binary_out); $dumpvars(1, uut.error_flag); end ``` ### 测试要点说明 1. **温度计码验证** 采用黄金参考模型比对： $$ \text{黄金值} = (2^{\text{therm\_code}} -1) \times 16 + \text{binary\_code} $$ 2. **动态特性测试** - 建立/保持时间违例测试 - 时钟抖动敏感性测试（添加±10%抖动） 3. **工艺角验证** ```verilog // 在测试头文件中切换工艺角 `ifdef SS_CORNER supply_vdd = 1.62; // Slow-Slow corner `elsif FF_CORNER supply_vdd = 1.98; // Fast-Fast corner `endif ``` 4. **电流匹配测试** 使用蒙特卡洛分析： ```verilog repeat(1000) begin // 添加随机器件失配 force uut.unit_current = 1u + $dist_normal(seed, 0, 0.1); send_spi_data(8'hFF); check_current(255, 0.15); // 允许15%失配 end ```