# PATTERN
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### <font color="blue"> Stimulus (測試資料) </font>

- 撰寫測資有兩種策略:
- Directed Testing : 透過人工的方式將輸入與輸出的情形寫下來
- Random Testing ( prefer ) : 隨機產生
- 撰寫測資有兩種方法:
- Verilog : 直接寫在 PATTERN 裡面
- High level language ( prefer ) : python、matlab...等。在外部先 run 一遍，將輸入與輸出的結果存下來，在 PATTERN 內將檔案讀入

> 高階程式語言彈性比較高，而且不會有 overflow 的問題。

### <font color="blue"> Read file </font>
只要會其中一種即可，還有很多種方式，以下只列一小部分。
:::success
test.txt

10101101 00011101 01101111 01100001
00000001 11111110 11111111 11101110
:::

reg [7:0] data_in;

// open file
file = $fopen("test.txt","r");

// read data from specific file
$fscanf(file,"%d",data_in); 
// 可以指定輸入格式
// 以空白或跨行為斷點
// data_in = 10101101

$fscanf(file,"%d",data_in); 
// data_in = 00011101

$fscanf(file,"%d",data_in); 
// data_in = 01101111

reg [7:0] in[0:7];

// read data from specific file
$readmemb("test.txt",in); 
// 同樣可以指定輸入格式
// 讀取 2 進制的資料。一行 code 就會把所有檔案內的資料 copy 到 in 。
// in 自然也須被設定為 array 才能一次存放多筆資料
// in[0] = 10101101， in[1] = 00011101，以此類推

### <font color="blue"> Delay </font>

initial begin
    #10 a = 0; // 等待10個 unit
    #5  a = 1;
    
    @(negedge clk) // 等待 clk 負緣到來
    wait(a === 1); // 等待 a 為 1 的情況才接續執行。
    
    $finish;
end

:::warning
PATTERN 需要考慮四種 logic value( [見 04 - data types](https://hackmd.io/@derek8955/BkK2Nb5Jo/https%3A%2F%2Fhackmd.io%2FPUFV4TJWR46sFqgljeOOJA) )，所以等於運算子必須使用 === 或 !==
:::

### <font color="blue"> Generate clock & reset </font>
- Asynchronous reset

`define CYCLE = 10.0;

module PATTERN;
    
    reg clk, rst_n;
    
    initial clk = 0;
    always #(CYCLE/2.0) clk = ~clk; // duty cycle = 50%
    
    initial begin
        rst_n = 1’b1;
        force clk =0; // 強迫 clk 為 0 
        #(0.5); rst_n= 1’b0;
        #(10); rst_n= 1’b1;
        #(3); release clk; // 釋放 clk
        // delay time 要設多少就根據自己而定
    end
    
endmodule

### <font color="blue"> Verify output </font>

`define N_PAT = 100;
module PATTERN();
    ...
    ...
    ...
initial begin
    $readmemh( "GoldenOut.txt", golden_out);
    patcount = 0; err = 0;
end

always @(posedge CLK) begin
    if ( output_valid ) begin
        current_out = golden_out[patcount];
        if ( data_out !== current_out) begin
            $display("ERROR at %d : output %h, expect %h", patcount, data_out, current_out);
            err = err + 1 ;
        end
        patcount = patcount + 1 ;
    end
    
    if( patcount == N_PAT ) begin
        if ( err == 0 ) begin
            $display ("--------------------------------------");
            $display ("           Congratulations!           ");
            $display ("      You have passed all patterns    ");
            $display ("                                      ");
            $display ("--------------------------------------");
        end
        else $display(" Total errors : ", err);
        $finish;
    end
end

### <font color="blue"> Task and Function </font>
- 選擇一個方式即可，但因為 task 裡的電路是可以包含 delay 資訊，所以一般在 PATTERN 內都是用 task

module PATTERN;
reg [4:0] a;
reg [4:0] b;    
    
initial begin
    a = 30;
    add( a, b );
    // b = 50
    $finish;
end

task add;
input [4:0] in;
output [5:0] out;
begin 
    out = in + 20 ;   
end
endtask    
    
endmodule

//--------------------------------------------------------------------------------
//--------------------------------------------------------------------------------
//--------------------------------------------------------------------------------
module PATTERN;
reg [4:0] a;
reg [4:0] b;    
    
initial begin
    a = 30;
    add;
    // b = 50
    $finish;
end

task add;
begin
    b = a + 20 ; 
end
endtask    
    
endmodule