Verilog 时间刻度

Verilog 模拟取决于如何定义时间，因为模拟器需要知道 #1 在时间方面的含义。 `timescale 编译器指令为它后面的模块指定时间单位和精度。

语法

  
  
`timescale <time_unit>/<time_precision>

// Example
`timescale 1ns/1ps
`timescale 10us/100ns
`timescale 10ns/1ns

  

时间单位 是延迟和仿真时间的测量，而 time_precision 指定延迟值在用于模拟之前如何四舍五入。

使用以下时间尺度结构在同一设计中使用不同的时间单位。请记住，设计中的延迟规范是不可综合的，也无法转换为硬件逻辑。

• `timescale 用于基本测量单位和时间精度
• $printtimescale 系统任务显示时间单位和精度
• $time 和 $realtime 系统函数返回当前时间，默认报告格式可以用另一个系统任务$timeformat改变 .

这些规范中的整数可以是1、10或100，指定单位的字符串可以取上表中提到的任何值。

示例 #1：1ns/1ns

  
  
// Declare the timescale where time_unit is 1ns
// and time_precision is also 1ns
`timescale 1ns/1ns

module tb;
	// To understand the effect of timescale, let us 
	// drive a signal with some values after some delay
  reg val;
  
  initial begin
  	// Initialize the signal to 0 at time 0 units
    val <= 0;
    
    // Advance by 1 time unit, display a message and toggle val
    #1 		$display ("T=%0t At time #1", $realtime);
    val <= 1;
    
    // Advance by 0.49 time unit and toggle val
    #0.49 	$display ("T=%0t At time #0.49", $realtime);
    val <= 0;
    
    // Advance by 0.50 time unit and toggle val
    #0.50 	$display ("T=%0t At time #0.50", $realtime);
    val <= 1;
    
    // Advance by 0.51 time unit and toggle val
    #0.51 	$display ("T=%0t At time #0.51", $realtime);
    val <= 0;

		// Let simulation run for another 5 time units and exit
    #5 $display ("T=%0t End of simulation", $realtime);
  end
endmodule

  

第一个延迟语句使用 #1 使模拟器恰好等待 1 个时间单位，该时间单位被指定为 1ns，其中 `timescale 指示。秒延迟语句使用 0.49，它小于半个时间单位。然而，时间精度被指定为 1ns，因此模拟器不能小于 1ns，这使得它对给定的延迟语句进行舍入并产生 0ns。所以第二次延迟无法提前模拟时间。

第三个延迟语句恰好使用了一半的时间单位 [hl]#0.5[/lh]，模拟器将再次将该值四舍五入以得到 #1，它表示一个完整的时间单位。所以这会在 T=2ns 打印出来。

第四个延迟语句使用超过一半时间单位的值，并进行四舍五入，使显示语句在 T=3ns 时打印。

ncsim> run
T=1 At time #1
T=1 At time #0.49
T=2 At time #0.50
T=3 At time #0.51
T=8 End of simulation
ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

模拟按预期运行了 8ns，但请注意波形在每纳秒之间没有更小的间隔。这是因为时间的精度和时间单位是一样的。

示例 #2：10ns/1ns

唯一的 与上一个示例相比，此示例所做的更改是时间刻度已从 1ns/1ns 更改为 10ns/1ns。所以时间单位是10ns，精度是1ns。

  
  
// Declare the timescale where time_unit is 10ns
// and time_precision is 1ns
`timescale 10ns/1ns

// NOTE: Testbench is the same as in previous example
module tb;
	// To understand the effect of timescale, let us 
	// drive a signal with some values after some delay
  reg val;
  
  initial begin
  	// Initialize the signal to 0 at time 0 units
    val <= 0;
    
    // Advance by 1 time unit, display a message and toggle val
    #1 		$display ("T=%0t At time #1", $realtime);
    val <= 1;
    
    // Advance by 0.49 time unit and toggle val
    #0.49 	$display ("T=%0t At time #0.49", $realtime);
    val <= 0;
    
    // Advance by 0.50 time unit and toggle val
    #0.50 	$display ("T=%0t At time #0.50", $realtime);
    val <= 1;
    
    // Advance by 0.51 time unit and toggle val
    #0.51 	$display ("T=%0t At time #0.51", $realtime);
    val <= 0;

		// Let simulation run for another 5 time units and exit
    #5 $display ("T=%0t End of simulation", $realtime);
  end
endmodule

  

实际仿真时间是通过乘以使用 # 指定的延迟来获得的 与时间单位，然后根据精度四舍五入。然后第一个延迟语句将产生 10ns，第二个给出 14.9，然后四舍五入为 15ns。

第三条语句同样增加了 5ns (0.5 * 10ns)，总时间变为 20ns。第四个增加了另一个 5ns (0.51 * 10) 以将总时间提前到 25ns。

ncsim> run
T=10 At time #1
T=15 At time #0.49
T=20 At time #0.50
T=25 At time #0.51
T=75 End of simulation
ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

注意波形的基本单位是几十纳秒，精度为1ns。

示例 #3：1ns/1ps

唯一的 与上一个示例相比，此示例中所做的更改是时间刻度已从 1ns/1ns 更改为 1ns/1ps。所以时间单位是1ns，精度是1ps。

  
  
// Declare the timescale where time_unit is 1ns
// and time_precision is 1ps
`timescale 1ns/1ps

// NOTE: Testbench is the same as in previous example
module tb;
	// To understand the effect of timescale, let us 
	// drive a signal with some values after some delay
  reg val;
  
  initial begin
  	// Initialize the signal to 0 at time 0 units
    val <= 0;
    
    // Advance by 1 time unit, display a message and toggle val
    #1 		$display ("T=%0t At time #1", $realtime);
    val <= 1;
    
    // Advance by 0.49 time unit and toggle val
    #0.49 	$display ("T=%0t At time #0.49", $realtime);
    val <= 0;
    
    // Advance by 0.50 time unit and toggle val
    #0.50 	$display ("T=%0t At time #0.50", $realtime);
    val <= 1;
    
    // Advance by 0.51 time unit and toggle val
    #0.51 	$display ("T=%0t At time #0.51", $realtime);
    val <= 0;

		// Let simulation run for another 5 time units and exit
    #5 $display ("T=%0t End of simulation", $realtime);
  end
endmodule

  

看到时间单位缩放以匹配新的精度值 1ps。另请注意，时间以最小分辨率表示，在这种情况下为皮秒。

ncsim> run
T=1000 At time #1
T=1490 At time #0.49
T=1990 At time #0.50
T=2500 At time #0.51
T=7500 End of simulation
ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.