《编程语言接口》PPT课件

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1、EDA技术与VerilogHDL语言第十三章编程语言接口（PLI）概述Verilog语言提供了一组标准的系统任务和函数C。在设计时，经常会遇到一些特殊的情况，需要通过定义自己的系统任务和函数才能实现设计目标。为了做到这一点，设计者需要与表示设计的内部数据结构以及Verilog仿真器的仿真环境进行交互。编程语言接口（PLI）提供了一组接口子程序，用于访问（读/写）内部的数据表示，并可以提取仿真环境信息。用户自定义的系统任务和函数可以通过这组预定义的PLI接口子程序来创建。VerilogPLI的发展经历了三代。1．任务/函数（tf_）子

2、程序（又称实用子程序）组成了第一代PLI。这些子程序主要用于以下几类操作：用户自定义的任务和函数、实用函数、回调机制和把数据写到输出设备。2．存取（acc_）子程序组成了第二代PLI。这些子程序可直接在VerilogHDL内部数据结构中进行面向对象的数据存取。这些子程序能用于访问和修改VerilogHDL描述的多种对象。3．Verilog过程接口（vpi_）子程序组成了第三代PLI。这些子程序是acc_和tf_子程序功能扩展的集合。本章学习目标解释在Verilog仿真中如何使用PLI子程序。描述PLI的用途。定义用户自定义系统任务和

3、函数以及用户自定义C子程序。理解用户自定义系统任务的连接和调用。从概念上解释在Verilog仿真器内部如何表示PLI。区别并描述怎样使用两类PLI库子程序：access子程序和utility子程序。学习如何创建用户自定义系统任务和函数，并学习如何在仿真中使用它们。使用PLI子程序的规范仿真流程设计者使用标准Verilog结构和系统任务来描述设计和激励。此外，也可以在设计和激励中调用用户自定义系统任务。设计和激励文件经过编译被转换成表示设计的内部格式。这种内部数据结构通常采用Verilog仿真器特定的专利格式，对设计者是不公开的，因此

4、他们无法理解。接着这一内部数据结构被用于运行实际的仿真并产生输出。用户自定义系统任务都被连接到一个用户自定义C子程序。该C子程序以PLI接口子程序标准库的方式实现，它可以存取表示设计的内部数据结构。标准C子程序可以用C编译器编译。标准PLI库由Verilog仿真器提供。13.1PLI的使用由于PLI允许用户自己定义实用工具来存取（读、写或修改）表示设计的内部数据结构，因此它具有强大的能力，可以对Verilog语言的功能进行扩展。PLI具有很多种用途，如下所示：1.PLI可用于定义其他系统任务和函数。典型的例子有监控任务、激励任务、调

5、试任务和复杂操作等，这些任务和操作难以用标准的Verilog结构实现。2.一些应用软件，比如翻译器和延迟计算工具，可以用PLI编写。3.PLI可用于提取设计信息，比如层次、互连、扇出及特定类型逻辑元件的数目等。4.PLI可用于编写专用或自定义的输出显示子程序。波形观察器可用它生成波形、逻辑互连、源代码浏览器和层次信息。5.为仿真提供激励的子程序也可以用PLI编写。激励可以自动生成或者从其他形式的激励转换而来。6.普通的基于Verilog的应用软件可以用PLI子程序编写。这种软件可以与任何Verilog仿真器一起工作，因为PLI接口提

6、供了统一的存取方式。13.2PLI任务的连接和调用设计者可以通过使用PLI库子程序来编写自定义的系统任务。然而，Verilog仿真器必须知道用户自定义系统任务和相应的用户自定义C函数的存在。这是通过把用户自定义系统任务连接到Verilog仿真器来实现的。为了理解这个过程，以一个简单的系统任务$hello_verilog为例进行说明。当$hello_verilog这个任务被调用时，它只是简单地输出一条消息“HelloVerilogWorld”。首先，实现该任务的C子程序必须用PLI库子程序定义。文件hello_verilog.c中的子

7、程序hello_verilog如下所示：io_printf是PLI库子程序，其功能类似于printf。13.2.1PLI任务的连接在Verilog代码中，任务$hello_verilog无论什么时候被调用，C子程序hello_verilog都必须执行。仿真器需要意识到存在一个名为$hello_verilog的新系统任务，并且该仿真器要连接到C子程序hello_verilog。这一过程称为把PLI子程序连接到Verilog仿真器。不同的仿真器提供不同的方法来连接PLI子程序。虽然各种仿真器的连接方法不尽相同，但是连接过程的基本原理仍然

8、是相同的。有关细节可参考仿真器的参考手册。在连接阶段的最后，生成了一个包含$hello_verilog新系统任务的特殊的二进制可执行文件。例如，连接生成了一个新的二进制可执行文件，设文件名为hverilog，这已不是惯用的运行仿真器的