摘? 要: 一種可在Unix操作系統下編程的模塊化的高級語言Perl。在簡要闡述Perl語言的基礎上,以實例描述了Perl語言在電路仿真測試中的應用。
??? 關鍵詞: Perl語言? 功能測試? 電路仿真? 測試文件
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實用提取和報表語言(Practical Extraction and Report Language,Perl)是由Larry Wall開發并不斷更新,用于Unix環境下編程的一種模塊化的、可擴展的高級語言。在集成電路后端設計中,電路仿真是設計的關鍵。而一個完備而準確的測試文件,則是電路仿真的基礎。Perl語言編寫的應用程序可自動生成設計者所需要的仿真測試文件,為電路仿真工作提供了一種便利而準確的方法。
1? Perl簡介
Perl是一個高階程式語言,由Larry Wall和其他許多人所編寫,融合了許多語言的特性。它主要由C語言及sed、awk,UNIX shell和至少十多種其他的工具和語言所演化而來。其特點如下:
(1)與腳本語言一樣,Perl不需要編譯器和鏈接器來運行代碼,要做的只是寫出程序并告訴Perl來運行。Perl提供腳本語言(如sed和awk)的所有功能,同時還具有sed和awk所不具備的很多功能。
(2)Perl語言是UNIX系統上最常使用的數據處理工具。該語言本來的目的就是為了取代UNIX中的sed(或awk)與shell的結合。在UNIX系統中,Perl語言提供了強有力的搜索字符串模式的功能。它有很多文件搜索命令,使用這些命令可以非常方便地從文件中進行信息檢索,并可將這些命令相互結合來完成所需的任務。
(3)Perl語言是一種編程語言,它能非常方便地處理和加工數據,并含有非常豐富的函數,覆蓋了輸入/輸出、字符串處理和數組處理等各方面,可以使用Perl語言來編寫出實用和簡潔的程序。
(4)Perl語言擁有與C語言十分類似的運算符和流程控制,并被大多數人所熟悉,降低了編寫程序的難度。
2? Perl語言在電路仿真中的應用
2.1 SRAM電路
圖1是SRAM的結構圖。它主要由存儲單元、譯碼器、FIFO及控制單元等部分組成。電路設計者根據SPEC的要求進行電路設計,并編寫出相應的測試文件,對電路的功能及時序關系進行仿真測試,以確保設計的正確性。
根據測試要求不同,設計者為仿真電路設計的測試文件的長短會有很大的差別,例如測試SRAM的功能,需要在十幾個時鐘周期內反復讀寫,以測試存儲單元是否能按要求存儲數據,內部信號的時序是否正確。對于編寫這種約幾百行的測試文件來說,能否自動生成并不太重要。但是如果希望將所有存儲單元均進行一次讀寫檢查,手工編寫上萬行測試文件是不現實的。
圖2是某種SRAM的時序圖。在SRAM讀取數據時,訪問時間(Access time)是一個非常重要的數據,它表示從存儲器中重新讀回數據所用的時間。Taccess=clock cycle-Tsetupclk。在設計過程中,要保證:當RD=1時,必須在Access time時間內把數據從存儲器中讀出。這就要求設計者在仿真時,關注Access time結束時的RDATA數據與希望從存儲器中讀出的數據是否一致。
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又如,Thd(Time Hold)代表了從存儲器中讀出的RDATA數據需要保持的時間。一般來說,SRAM將作為構成整個系統的一個子模塊,它的輸出必將為另一個子模塊的輸入信號。為了保證整個系統的正常工作,作為子模塊的SRAM的輸出信號必須滿足整個系統對它的要求,即輸出信號的保持時間(hold time)要足夠長。對于這一點,設計者在仿真中同樣也要關注RDATA數據是否可以保持足夠長的時間。類似要考慮的問題還有許多,這些嚴格的限制條件將給設計者帶來很大麻煩。例如不同的SRAM,其時鐘周期、setup time、hold time、I/O個數都可能不同。以上問題的存在都將導致一個測試文件只能用在與其對應的1個SRAM上。因此如果做1個系列的SRAM,僅寫測試文件的工作量就足夠大了。
2.2 應用Perl程序生成測試數據的實現
經以上分析,采用Perl語言來生成SRAM的測試文件。該方法有如下要求:
(1)快速、完全。要確保生成的測試數據可將所有存儲單元均寫入、讀出1次。
(2)測試文件中必須包含clk上升和下降沿的讀寫數據,同時,必須有set up time、hold time等關鍵時鐘時刻的讀寫數據。根據測試文件編寫的具體要求,可以發現,在UNIX環境下,通過編寫Perl程序生成測試將是一個事半功倍的解決方式。用Perl語言編寫的部分程序如下。
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generate the title of vector
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sub gentitle{
? local(＄title)=@_;
? print ＄title ″radix 111″;
? print ＄title &setdata(0,＄abit,1),″ ″;
? print ＄title &setdata(0,＄dbit,1),″ ″;
? print ＄title &setdata(0,＄dbit,1),″n″;
? ??? ? ?print ＄title ″io?? iii″;
?????? ? print ＄title &setdata(0,＄abit,2),″ ″;
? print ＄title &setdata(0,＄dbit,2),″ ″;
?????? ? print ＄title &setdata(0,＄dbit,3),″n″;
?????? ? local(＄tmp1)=＄abit-1;
? local(＄tmp)=＄dbit-1;
chop(＄clock);
? chop(＄address) if ＄address=~/n＄/;
? chop(＄dinput);
? chop(＄doutput);
? print ＄title ″vname ＄clock WR RD″;
print ＄title ″＄address
[＄tmp1:0] ＄dinput
[＄tmp:0]＄doutput
[＄tmp:0]n″;
print ＄title ″tunit nsn″;
print ＄title ″trise ＄trise″;
print ＄title ″tfall ＄trise″;
print ＄title ″vih ＄vih″;
print ＄title ″vil ＄vil″;
print ＄title ″voh ＄voh″;
print ＄title ″vol ＄vol″;
print ＄title ″n″; ???????????????????? }
sub setdata{
local(＄value,＄data,＄flag)=@_;
?????? local(＄string)=″″;
?????? local(＄cl)=″″;
?????????? for(local(＄j)=0;＄j<＄data;＄j++)
?????????? {
???????????????????? if(＄flag>0&&＄flag<6)
???????????????????? {
??????????????????????????? ＄str.=″x″if ＄flag==1;
??????????????????????????? ＄str.=″i″if ＄flag==2;
??????????????????????????? ＄str.=″1″if ＄flag==3;
??????????????????????????? ＄str.=″0″if ＄flag==4;
??????????????????????????? next;
???????????????????? }
???????????????????? ＄cl.=＄str;
???????????????????? ＄string=＄c;
??????????????????????????? }
?????????? ＄str;
????}
設計者需要做的就是根據SPEC的要求填寫由該程序生成的可執行文件的表格,就可在Perl的環境下生成完整的測試程序。應用Perl語言生成的測試程序,經過實際驗證,可以滿足上述2個條件。
Perl語言作為一種具有強大功能的編程語言正迅速被人們認識與接受。它作為用在Unix環境下編程的高級語言,為電路仿真測試文件的編寫提供了一種新的方式,高效、準確的特點給設計人員帶來很大的便利。
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參考文獻
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2? Wall L,Schwartz R L.Programming Perl.O′Reilly?Associates Inc,1991
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