Systemverilog中的Driving Strength講解

在systemverilog中，net用于對(duì)電路中連線進(jìn)行建模，driving strength(驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度)可以讓net變量值的建模更加精確。net變量擁有4態(tài)邏輯值(0,1,z,x)，它的driving strength有(supply,strong,pull,weak,highz)。net的值由連接到net的driver源(驅(qū)動(dòng)源)決定的，這些driver源可以是連續(xù)賦值語(yǔ)句(例如assign)，也可以是門(mén)級(jí)建模原語(yǔ)(例如門(mén)級(jí)or或and或cmos等)。

在每個(gè)Δ仿真周期中，仿真器通過(guò)查看net上所有驅(qū)動(dòng)源的邏輯值(logical value)和強(qiáng)度值(strength level)來(lái)決定該net的邏輯值和強(qiáng)度值。如果net沒(méi)有驅(qū)動(dòng)源，那么它的值將是’z’態(tài)。如果net只有1個(gè)驅(qū)動(dòng)源，那么它的邏輯值和強(qiáng)度值等于驅(qū)動(dòng)源的值和強(qiáng)度。但是，如果net有多個(gè)驅(qū)動(dòng)源，那么需要比較它們的強(qiáng)度值了，強(qiáng)度最大的驅(qū)動(dòng)源將成功驅(qū)動(dòng)net。不過(guò)如果有多個(gè)強(qiáng)度最大的驅(qū)動(dòng)源，但它們的邏輯值不一樣的話，net的邏輯值將會(huì)是’x’態(tài)，強(qiáng)度值是最強(qiáng)的strength。

需要注意的是driving strength是用于gate輸出和連續(xù)賦值語(yǔ)句輸出的(assign)。對(duì)于非net類型的多驅(qū)動(dòng)，仿真工具會(huì)報(bào)多驅(qū)的編譯錯(cuò)誤。

Systemverilog的driving strength level(驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度)有以下幾種：

上述strength level可以歸為3類：

• Driving strength：supply，strong，pull和weak
• Charge storage strength：large，medium和small
• High impedance：highz

Charge storage strength只用于trireg類型的net。

Driving strength的語(yǔ)法如下：

drive_strength ::=
  ( strength0 , strength1 )
| ( strength1 , strength0 )
| ( strength0 , highz1 )
| ( strength1 , highz0 )
| ( highz0 , strength1 )
| ( highz1 , strength0 )
strength0 ::= supply0 | strong0 | pull0 | weak0
strength1 ::= supply1 | strong1 | pull1 | weak1
charge_strength ::= ( small ) | ( medium ) | ( large )

strength0表示當(dāng)驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)net為0時(shí)的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。Strength1表示當(dāng)驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)net為1時(shí)的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。

net默認(rèn)的strength level是(strong0, strong1)。對(duì)于pullup和pulldown gate，默認(rèn)的strength level是pull。trireg默認(rèn)的strength level是medium。Supply net的默認(rèn)strength level是supply。另外從上面syntax看出，(highz1, highz0)和(highz0, highz1)的strength level組合是非法的。

結(jié)合上面的理論講解，給出1個(gè)例子如下：

module strength;
  
  logic i1, i2;
  wire logic out;
  
  assign (supply1, weak0) out = i1;
  assign (pull1, supply0) out = i2;
  
  initial begin
    i1 = 1'b0;
    i2 = 1'b0;
    $strobe("[time:%0t],i1:%b, i2:%b, out:%b, out_strength:%v", $time, i1, i2, out, out);
    #1ns;
    i1 = 1'b0;
    i2 = 1'b1;
    $strobe("[time:%0t],i1:%b, i2:%b, out:%b, out_strength:%v", $time, i1, i2, out, out);
    #1ns;
    i1 = 1'b1;
    i2 = 1'b0;
    $strobe("[time:%0t],i1:%b, i2:%b, out:%b, out_strength:%v", $time, i1, i2, out, out);
    #1ns;
    i1 = 1'b1;
    i2 = 1'b1;
    $strobe("[time:%0t],i1:%b, i2:%b, out:%b, out_strength:%v", $time, i1, i2, out, out);
  end
  
endmodule

使用Questasim仿真輸出的log結(jié)果為：

# [time:0],i1=0, i2=0, out=0, out_strength=Su0
# [time:1],i1=0, i2=1, out=1, out_strength=Pu1
# [time:2],i1=1, i2=0, out=x, out_strength=SuX
# [time:3],i1=1, i2=1, out=1, out_strength=Su1

"assign (supply1, weak0) out = i1"行給net類型的out驅(qū)動(dòng)i1的值，其中strength1為supply1(level=7)，strength0為weak0(level=3)。12行給net類型的out驅(qū)動(dòng)i2的值，其中strength1為pull1(level=5)，strength為supply0(level=7)。

" assign (pull1, supply0) out = i2"行給net類型的out驅(qū)動(dòng)i2的值，其中strength1為pull1(level=5)，strength為supply0(level=7)。

Driving strength還有很多其它的組合，大家可以復(fù)制上述代碼，并修改assign out語(yǔ)句的strength0與strength1去產(chǎn)生其它的組合并分析結(jié)果。

另外，大家可能好奇如何打印出net變量的strength level？在systemverilog中提供了%v格式化打印。%v的輸出是3個(gè)字符的string類型，前2個(gè)字符指示strength類型，第三個(gè)字符指示當(dāng)前邏輯值。比如上述log中的Su0或Pu1或SuX或Su1。