后仿真中的 《specify/endspecify block》之（5）使用specify进行时序仿真

前面我们学习了specify...endspecify 具体是什么东西。今天，我们使用specify block 中定义的延时，来进行一次仿真。看看到底是背后如何运转的呢。

一 基本例子

一个用 specify 指定延迟的与门逻辑描述如下：

module and_gate(
   output  Z,
   input   A, B);

   assign Z = A & B ;

   specify
      specparam t_rise = 1.3:1.5:1.7 ;
      specparam t_fall = 1.1:1.3:1.6 ;
      (A, B  *> Z) = (t_rise, t_fall) ;
   endspecify

 endmodule

一个用 specify 指定延迟的 D 触发器描述如下：

module d_gate(
            output      Q ,
            input       D, CP);

   reg                  Q_r ;
   always @(posedge CP)
     Q_r <= D ;
   assign       Q = Q_r ;

   specify
      if (D == 1'b1)
        (posedge CP => (Q +: D)) = (1.3:1.5:1.7, 1.1:1.4:1.9) ;
      if (D == 1'b0)
        (posedge CP => (Q +: D)) = (1.2:1.4:1.6, 1.0:1.3:1.8) ;
      $setup(D, posedge CP, 1);
   endspecify

endmodule

顶层模块描述如下，主要功能是将与逻辑的输出结果输入到 D 触发器进行缓存。

module top(
   output  and_out,
   input   in1, in2, clk);

   wire    res_tmp ;
   and_gate u_and(res_tmp, in1, in2);
   d_gate   u_dt(and_out, res_tmp, clk);

endmodule

testbench 描述如下，仿真时设置 "+maxdelays"，使用最大延迟值。

`timescale 1ns/1ps
module test ;
   wire         and_out ;
   reg          in1, in2 ;
   reg          clk ;

   initial begin
      clk = 0 ;
      forever begin
          #(10/2) clk = ~clk ;
      end
   end

   initial begin
      in1 = 0 ; in2 = 0 ;
      # 32 ;
      in1 = 1 ; in2 = 1 ;
      # 13 ;
      in1 = 1 ; in2 = 0 ;
   end

   top   u_top(
               .and_out (and_out),
               .in1     (in1),
               .in2     (in2),
               .clk     (clk));

   initial begin
      forever begin
         #100;
         if ($time >= 1000)  $finish ;
      end
   end

endmodule // test

仿真时序如下所示，由图可知：

• (1) 与门输入端 A/B 到输出端 Z 的上升延迟为 33.7-32=1.7ns；
• (2) 与门输出端 Z 到触发器输入端 D 的互联延迟为 0；
• (3) 触发器 D 端到 CP 端时间差为 35-33.7=1.3ns，大于 setup check 时设置的 1ns，因此时序满足要求，不存在 violation 。
• (4) 触发器 CP 端到输出端 Q 的上升延迟为 36.7-35=1.7ns；

综上所述，仿真结果符合设计参数。

二 拓展延伸

其实，我们可以做一个延伸。修改代码如下：

module top(
   output  and_out,
   input   in1, in2, clk);

   wire    res_tmp;
   wire    res_tmp_tmp;

   assign  res_tmp_tmp = res_tmp;

   specify

           ( res_tmp => res_tmp_tmp) = (2:3:4, 3:4:5);  

   endspecfiy

   and_gate u_and(res_tmp, in1, in2);
   d_gate   u_dt(and_out, res_tmp_tmp, clk);

endmodule

修改上面代码，重新进行仿真，我们会发现，Z -> D 之间，将会有 4 ns 的延时存在。