大多數(shù)硬件設(shè)計(jì)人員對(duì)verilog的testbench比較熟悉，那是因?yàn)関erilog被設(shè)計(jì)出來(lái)的目的就是為了用于測(cè)試使用，也正是因?yàn)檫@樣verilog的語(yǔ)法規(guī)則才被設(shè)計(jì)得更像C語(yǔ)言，而verilog發(fā)展到后來(lái)卻因?yàn)樗咏麮語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則，設(shè)計(jì)起來(lái)更加方便，不像VHDL那也死板嚴(yán)密，所以verilog又漸漸受到硬件設(shè)計(jì)者們的青睞。但其實(shí)VHDL在最開始也是具有測(cè)試能力的，而且它的語(yǔ)法嚴(yán)密，但我們同樣可以用它來(lái)編寫我們的測(cè)試文件。

下面以一個(gè)8bit計(jì)數(shù)器為例子給出個(gè)簡(jiǎn)單的testbench模板及注釋：

library ieee; 
use ieee.std_logic_1164.all; 
use ieee.std_logic_arith.all; 
use ieee.std_logic_unsigned.all; 
 
entity tb_CNT is
end tb_CNT ; 
 
architecture testbench of tb_CNT  is
--Component Declaration for the Unit Under Test(UUT)
  component MY_CNT 
     port(
            CLK,RESET: in std_logic; 
            D_IN: in std_logic_vector(7 downto 0);
             LOAD: in std_logic; 
            CE  :in std_logic; 
            UPDW:in std_logic; 
            Q_OUT:out std_logic_vector(7 downto 0) 
            ); 
  end component; 
  
--Inputs 
  signal CLK: std_logic := '0';
  signal RESET: std_logic := '0'; 
  signal D_IN: std_logic_vector(7 downto 0):=(others =>'0'); 
  signal LOAD: std_logic := '0';
  signal CE: std_logic := '0';
  signal UPDW: std_logic := '0';
--Outputs
  signal Q_OUT: std_logic_vector(7 downto 0);
  constant CLK_period: TIME:=1ns; 
begin 
--例化計(jì)數(shù)器模塊
  UUT: MY_CNT  port map(
        CLK => CLK, 
        RESET=>RESET, 
        D_IN=>D_IN,
         LOAD=>LOAD, 
        CE =>CE, 
        UPDW=>UPDW,
        Q_OUT=>Q_OUT
        ); 
--時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)模塊
--上面定義了CLK period時(shí)間常量來(lái)表示時(shí)鐘周期
--以下通過(guò)一個(gè)process來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘
  CLK_process: process
  begin 
    CLK <= '0'; 
    wait for CLK_period/2; 
    CLK <= '1';  
    wait for CLK_period/2; 
  end process; 
--其它信號(hào)量的控制
--時(shí)序邏輯的仿真的時(shí)間單位都為CLK周期來(lái)實(shí)現(xiàn)的
--所以將時(shí)鐘周期定義為常量是個(gè)很方便的做法

stim_proc:process
begin
  --hold reset state for 100ms.
wait for 100ms; 

wait for CLK_period*10; 
  --insert stimulus here.
  end process;       
end testbench; 

通過(guò)編寫testbench來(lái)仿真和通過(guò)拖波形來(lái)仿真，最大的好處就是，當(dāng)測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)比龐大時(shí)，可以簡(jiǎn)易得通過(guò)testbench中的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，而另一個(gè)更為重要的方面就是，可以通過(guò)testbench對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行讀寫操作，從而簡(jiǎn)化我們的仿真工作。

首先介紹下時(shí)間控制語(yǔ)句——wait：（其實(shí)wait語(yǔ)句是通過(guò)控制仿真的兩種狀態(tài)——執(zhí)行和掛起，來(lái)控制時(shí)間的）

1.wait——無(wú)線等待；語(yǔ)法【wait；】，類似于Verilog中的￥Stop

2.wait on——敏感信號(hào)量變化；語(yǔ)法【wait on 信號(hào)；】，表示當(dāng)信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)候，仿真開始繼續(xù)執(zhí)行，從而結(jié)束掛起狀態(tài)

3.wait until——條件滿足；語(yǔ)法【wait until 表達(dá)式】，表達(dá)式為一個(gè)布爾表達(dá)式，表示當(dāng)表達(dá)式為“真”時(shí)，仿真繼續(xù)執(zhí)行，結(jié)束掛起狀態(tài)

4.wait for——時(shí)間控制；語(yǔ)法【wait for 時(shí)間表達(dá)式】，例：【wait for 30ns；】

VHDL也提供了文件I/O的操作，以下簡(jiǎn)單介紹在我們大部分情況下如何通過(guò)VHDL來(lái)進(jìn)行文件操作。

--File process
file_process:process
    file file_out: text is out "data_out.txt";
    file file_in : text;
    variable fstatus: FILE_OPEN_STATUS;
    --定義文件狀態(tài)指示變量，一般有OPEN OK, STATUS ERROR, NAME ERROR, MODE ERROR 四種狀態(tài);
    variable count: integer:=5;
    --定義integer 型寫入數(shù)據(jù)；
    variable stringdata:string (5 downto 1):="whwhn";
    --定義string 型寫入數(shù)據(jù);
    variable vectordata: bit_vector(5 downto 0):="001000";
    --定義bit_vector 型寫入數(shù)據(jù);
    variable value:std_logic_vector(3 downto 0):="1111";
    --定義std_logic_vector型的寫入數(shù)據(jù);
    variable stddata:std_logic;
    variable BUFO:LINE;
begin
    --file_open(fstatus,file_out,"data_out.txt",write_mode);
    file_open(fstatus,file_in,"data_in.txt",read_mode);

file類型：文件句柄，用于定義文件。語(yǔ)法1【file 文件變量名：text is 讀取或者寫入類型 “文件名”；】text——文件類型為文本類型，讀取類型為in，寫入類型為out；語(yǔ)法2【file 文件變量名：text；】只是定義了文件變量名，并沒有給賦予初值。

用第二種方式定義文件變量則需要用到函數(shù)file_open（）；語(yǔ)法【file_open(文件狀態(tài)指示，文件變量，“文件名”，讀寫狀態(tài));】如上圖實(shí)例。

LINE類型：如下圖，為std庫(kù)中TEXTIO文件中的定義

    
    --LINE類型：為std庫(kù)中TEXTIO文件中的定義
    for i in 0 to 29 loop
        readline (file_in,BUF0);
        read(BUF0,stddata);
        LOAD<= stddata;
        wait for CLK_period;
    end loop;

LINE 為存取類型的變量，它表示該變量是指向字符串的指針，它是TEXTIO 中所有操作的基本單元。讀文件時(shí)，先按行（LINE）讀出一行數(shù)據(jù)，再對(duì)LINE 操作來(lái)讀取各種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)；寫文件時(shí)， 先將各種的數(shù)據(jù)類型組合成LINE，再將LINE 寫入文件。在用戶使用時(shí)， 必須注意只有變量才可以是存取類型， 而信號(hào)則不能是存取類型。

TEXTIO還定義了一些基本的文件操作過(guò)程：

【READLINE(文件變量，行變量)；】從指定的文件中讀取一行。

【READ(行變量，數(shù)據(jù)變量)；】從一行中讀取一個(gè)數(shù)據(jù)。

【W(wǎng)RITELINE(文件變量，行變量)；】將行變量中數(shù)據(jù)寫入到指定文件。

【W(wǎng)RITE(行變量，數(shù)據(jù)變量)；】將數(shù)據(jù)寫入到一行中。

【W(wǎng)RITE(行變量，數(shù)據(jù)變量，起始位置，字符數(shù))；】比上個(gè)過(guò)程多了起始位置和字符數(shù)的指定。

上圖事例為循環(huán)從數(shù)據(jù)文件中讀取出數(shù)據(jù)，賦值給信號(hào)量。

上圖事例為了說(shuō)明行變量與各個(gè)變量之間的轉(zhuǎn)換，行變量可與任何變量類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且原樣輸出到指定文件中。

另外再推薦個(gè)語(yǔ)句：ASSERT——斷言語(yǔ)句。它和VC中的_TRACE語(yǔ)句一樣，在調(diào)試程序中非常有用非常方便。

assert是一個(gè)調(diào)試仿真時(shí)的專用語(yǔ)法，他可以判斷一個(gè)boolean變量，如果該變量為假就輸出一個(gè)用戶指定的信息到終端（控制臺(tái)），用戶可以附帶輸出信息的嚴(yán)格等級(jí)，從低到高依次是：note,warning,error,failure,可以讓用戶區(qū)分信息的類型。同樣assert語(yǔ)句也是不能被綜合的。

assert可以是同步語(yǔ)句（在process外），此時(shí)assert后面的任何變量變化都會(huì)引起assert語(yǔ)句判斷一次。

assert還可以是順序語(yǔ)句，此時(shí)assert存在于process中。