SpinalHDL中仿真信号的驱动实现

对于仿真信号的驱动，在SpinalHDL里通过“#=”方法实现：

值得注意的是当我们的设计里有一个输入信号为：

val a=in UInt(32 bits)

在进行仿真信号驱动时，下面的写法会报错的：

a#=0xffffffff

纠其原因，Scala中默认数据类型为Int，而且像Java一样没有无符号数的概念，因此这里0xffffffff会被当成Int变量，而此时为负数，因而无法直接赋值。此处当如此写：

a#=0xffffffffL

采用Long型进行赋值，以避免这种现象发生。

toXXX

对于信号的读取，SpinalHDL中提供了“toXXX”函数：

和在写驱动时一样，对于信号：

val b=out UInt(32 bits)

在仿真中读取信号值时应：

b.toLong

而非：

b.toInt

采用toInt时当信号为0xffffffff时会被当成负数。

simPublic

在进行仿真时，我们的仿真程序是一个单独的进程、而DUT是另外一个进程交由仿真器执行，两者通过进程间通信来进行信号驱动，因而对于DUT内部的信号，我们在仿真时测试程序是无法访问的，如果需要对DUT内部信号进行访问，需要在我们的DUT里对待抓取的内部信号添加simPublic声明：

class TopLevel extends Component {
    val counter = Reg(UInt(8 bits)) init(0) simPublic() // Here we add the simPublic tag on the counter register to make it visible
    counter := counter + 1
  }

如此，我们即可在仿真代码里访问counter：

println(dut.counter.toInt)

阻塞？非阻塞？

在SpinalHDL的仿真代码里，对于阻塞和非阻塞并没有明确的界定，而至于仿真器内部的时隙调度，个人一直是看过明白，看后即忘。为了抛开这个烦恼，个人使用下来的体验就是SpinalHDL中的测试代码对于信号的驱动都是立即生效的，类似于阻塞赋值。和waitSampling()搭配使用产生类似“非阻塞”效果。

像下面这段代码：

dut.clockDomain.forkStimulus(10)
dut.clockDomain.waitSampling()
a#=3
dut.clockDomain.waitSampling()
a#=4

这里第三行代码执行时有效沿刚刚过去，此时立即对信号a赋值为3，然后等待下一个时钟有效沿到来(第四行)，第四行代码执行完毕后时钟有效沿刚刚过去，此时对信号a赋值为4，依次往复，信号总是在时钟沿到来后的时刻送达，实现类似“非阻塞赋值”的效果(对仿真器调度机制比较熟悉的小伙伴可以深入研究下)。

总结起来，假定我们的时钟偏移为0，这里我们相当于为两个寄存器之间的数据链路引入了T_dataDelay=0+。

正因为该延迟的引入，假定输出信号b有效时valid为高电平，那么我们对信号b的仿真读取可以这么写：

dut.clockDomain.waitSamplingWhere(valid.toBoolean)
dut.b.toInt

在执行dut.b.toInt诚然时钟有效沿刚刚过去，但由于T_dataDelay=0+的缘故，因此在这一时刻信号b还未来得及变化，因而在执行第二行读取信号b时仍可正常读取。

一家之言，底层调度及仿真器的调度原理超过个人的能力范围，有对此道精通的小伙伴欢迎多多交流。

小结

至此，对于SpinalHDL中有关仿真的总结梳理基本完毕，下文将以一个小的例子为demo构建一个完整的个人觉得在不错的在SpinalHDL中仿真环境书写方式。

原作者：玉骐