Check某個信號電平保持時間的一種方案

----暨SV中Time類型變量比較大小中的注意事項

引言：在數字驗證中，我們經常會Check某個信號在某Event時，會保持多長時間，本文將介紹該Scenario涉及到的基礎知識以及一種測試方案。

一、背景知識

1.1、Timescale task list

No.

Task

Description

$printtimescale [ (hierarchical_name) ];

displays the time scale of the specified module.

When no hierarchical name is specified, it displays the time scale of the module that is in the current scope.

$timeformat [ (unit, precision, "suffix", min_field_width) ];

defines the format used by the %t text format specifier.

Unit is an integer between 0 and -15 and defines the base that time is to be displayed,

precision是小數點之後的時間精度

suffix是時間數值之後的字符串

min_field_width是顯示數值的最小寬度

1.2、時間單位查找表（Time unit Lookuptab）

No.	Int num	Unit	No.	Int num	Unit
1	0	1sec	10	-9	1ns
2	-1	100ms	11	-10	100ps
3	-2	10ms	12	-11	10ps
4	-3	1ms	13	-12	1ps
5	-4	100us	14	-13	100fs
6	-5	10us	15	-14	10fs
7	-6	1us	16	-15	1fs
9	-7	100ns	17	-	-
9	-8	10ns	18	-	-

Precision is the number of decimal digits to display（精度是要顯示的小數位數）.
Suffix is a string appended to the time（後綴是添加到時間后的字符串）.
Min field width is the minimum number of characters that will be displayed.
如果没有为$timeformat指定参数，则使用默认值。默认单位为仿真精度;精度为0;后缀是空字符串;min_field_width是20个字符。

1.3、應用案例

initial begin
  $printtimescale(top.u1);
  $timeformat(-9, 2, " ns", 15);
end

二、SystemVerilog中的時間類型變量的運算

2.1、SystemVerilog中時間類型變量比較大小

直接看案例，從下面的案例我們可以分析出：
使用Verilog的仿真時間系統函數所取得的Time數值，其實是以`timescale中指定的單位來存儲的，如本例中，a在系統中的存儲形式其實是：1.23456ns，所以第一個initial塊只會走else if分支
我們看到$display()打印的時間是1234567fs，那是應為$timeformat()函數起的作用

`timescale 1ns/10fs

module cmp_time_time_test();

  realtime            a;
  realtime            b = 1.234569ns;
  realtime            c = 1ns;

  int                 d = 1_000_000;

  initial begin
    #1.234567ns;  //1_124_567fs
    $display("Simulation Time: %0t", $realtime);

    a = $realtime();

    if(a >= d) begin
      $display("True a = %0t, d = %0d\n", a, d);
    end
    else if(a >= b) begin
      $display("False a = %0t, b = %0t\n", a, b);
    end
    else begin
      $display("Fatal a = %0t, b = %0t\n", a, b);
    end
  end

  initial begin
    #1.234567ns;  //1_124_567fs
    $display("Simulation Time: %0t", $realtime);

    if(a >= 1_234_567) begin
      $display("True a = %0t, d = %0d\n", a, d);
    end
    else if(a >= 1.23456789) begin
      $display("False a = %0t, b = %0t\n", a, b);
    end
    else begin
      $display("Fatal a = %0t, b = %0t\n", a, b);
    end    

  end

  initial begin
    $fsdbDumpvars(0, 0);
    $timeformat(15, 0, "fs", 20);
  end

endmodule

2.2、結論

當對系統時間比較大小時，注意timescale的設定，默認保存單位是timescale設定的單位（注意：不是精度）
如果要使用到時間參數，請聲明為realtime類型，然後用timescale制動的單位進行賦值，不要自己做單位轉換，例如：realtime a_max = 1.1ns
一切不帶時間單位的延時（Delay）都是耍流氓
對Time類型的變量做運算，請帶上單位（timescale中指定的），不要自己做單位換算
在Log中看的時間打印信息其實是經過$timeformat()函數處理過的

三、Check信號電平保持時間的案例

3.1、Scenario：在@posedge sync時u，clk會keep一段時間，並且keep時間在[6:8]ns之間

3.2、代碼實現

realtime            keep_time_min = 6.00000ns;
realtime            keep_time_max = 8.00000ns;
realtime            half_cycle = 1.0012ns;
bit [7:0]           clk_keep_cnt;

task clk_keep_time_check();
  realtime      t1_posedge;
  realtime      t2_negedge;
  realtime      keep_time;

  @(posedge sync);
  clk_keep_cnt = 0;

  do begin
    fork
      begin
        @(posedge clk);
        t1_posedge = $realtime();
      end

      begin
        @(negedge clk);
        t2_negedge = $realtime();
      end

    join

    if(t1_posedge >= t2_negedge) begin
      keep_time = t1_posedge - t2_negedge;
    end
    eles if(t1_posedge < t2_negedge) begin
      keep_time = t2_negedge - t1_posedge;
    end

    if((keep_time >= keep_time_min) && (keep_time <= keep_time_max)) begin
      clk_keep_cnt += 1'b1;    
    end
    else if((keep_time >= half_cycle + 1ps) && (keep_time <= keep_time_min - 1ps)) begin
      `uvm_error()
    end
    else if(keep_time > keep_time_max) begin
      `uvm_error()
    end
    else begin
      `uvm_info()
    end
  end while(sync === 1'b1);

endtask : clk_keep_time_check

gsithxy

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