FPGA设计千兆以太网MAC(3)——数据缓存及位宽转换模块设计与验证

 本文设计思想采用明德扬至简设计法。上一篇博文中定制了自定义MAC IP的结构,在用户侧需要位宽转换及数据缓存。本文以TX方向为例,设计并验证发送缓存模块。这里定义该模块可缓存4个最大长度数据包,用户根据需求改动即可。

  该模块核心是利用异步FIFO进行跨时钟域处理,位宽转换由VerilogHDL实现。需要注意的是用户数据包位宽32bit,因此包尾可能有无效字节,而转换为8bit位宽数据帧后是要丢弃无效字节的。内部逻辑非常简单,直接上代码:

 tx_buffer

  接下来是验证部分,也就是本文的重点。以下的testbench包含了最基本的测试思想:发送测试激励给UUT,将UUT输出与黄金参考值进行比较,通过记分牌输出比较结果。

 tx_buffer_tb

  可见主要是task编写及文件读写操作帮了大忙,如果都用眼睛看波形来验证设计正确性,真的是要搞到眼瞎。为保证测试完备性,测试包生成task可通过输入接口产生不同长度和无效字节数的递增数据包。testbench中每检测到输出包尾指示信号eop即调用packet_check task对数值进行检测。本文的testbench结构较具通用性,可以用来验证任意对数据包进行处理的逻辑单元。

  之前Modelsim独立仿真带有IP核的Vivado工程时经常报错,只好使用Vivado自带的仿真工具。一直很头痛这个问题,这次终于有了进展!首先按照常规流程使用Vivado调用Modelsim进行行为仿真,启动后会在工程目录下产生些有用的文件,帮助我们脱离Vivado进行独立仿真。

  在新建Modelsim工程时,在红框内选择Vivado工程中<project>.sim -> sim_1 -> behav下的modelsim.ini文件。之后添加文件包括:待测试设计文件、testbench以及IP核可综合文件。第三个文件在<project>.srcs -> sources_1 -> ip -> <ip_name> -> synth下。

  现在可以顺利启动仿真了。我们来看下仿真结果:

  文件中信息打印情况:

  从波形和打印信息的结果来看,基本可以证明数据缓存及位宽转换模块逻辑功能无误。为充分验证要进一步给出覆盖率较高的测试数据集,后期通过编写do文件批量仿真实现。在FPGA或IC设计中,验证占据大半开发周期,可见VerilogHDL的非综合子集也是至关重要的,今后会多总结高效的验证方法!https://www.cnblogs.com/moluoqishi/p/9751652.html

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