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做FPGA项目时,如何给自己的设计加‘断言(Assertion)’进行实时检查?常用的SVA语法有哪些?

FPGA学号2FPGA学号2
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11小时前
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在仿真中可以用SystemVerilog Assertion (SVA) 检查设计行为,但听说在FPGA综合时,有些简单的断言也可以被转换成监控电路,在实际运行中实时检查信号是否满足预期(比如FIFO不上溢不下溢)。想请教一下,这种‘可综合的断言’通常怎么写?有哪些常用的SVA语法(如`assert property`, `cover property`)是工具可能支持综合的?在实际项目中,这种方法的实用性强吗?对资源消耗和调试帮助大不大?有没有相关的工具(如Vivado的ILA结合断言)使用技巧?
FPGA学号2

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这家伙真懒,几个字都不愿写!
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回答列表总数:5
  • 码电路的小王

    码电路的小王

    个人觉得,在FPGA里加可综合断言,主要目的不是替代仿真断言,而是提供一个‘运行时的健康监测’。比如监控AXI流接口的TVALID和TREADY信号,`assert (!(tvalid && !tready && tvalid_dly))` 防止数据丢失。

    语法方面,`assert property` 太复杂,综合工具基本不理。就老老实实用 `assert` 关键字加一个布尔条件。

    实用性分情况:如果你设计是那种一次性实验室验证,可能没必要。但如果是产品化、或者长期运行的系统,加一些核心断言就像加了保险丝,能快速发现硬件或配置问题。

    资源消耗极小,几乎可忽略。调试帮助巨大,尤其是结合ILA。你可以把断言失败信号作为ILA的触发条件,一旦发生就能捕获前因后果的波形,比漫无目的抓波形高效多了。

    最后建议,先从一两个最关键的地方开始尝试,熟悉工具流程后再推广。

    11小时前
  • 数字IC萌新

    数字IC萌新

    回答一下语法和步骤吧。

    可综合断言通常写成过程块里的即时断言(immediate assertion),或者带时钟的简单并发断言(concurrent assertion)。例如:
    `always @(posedge clk) begin
    assert (rd_en && !empty) else $error("FIFO underflow!");
    end`
    或者用SystemVerilog的 `always_comb` 块写组合逻辑断言。

    常用的、可能被综合的SVA构造包括:`assert`,`assume`(部分工具可能支持),以及简单的序列操作符如 `##`(延迟)和 `|->`(蕴含)?不,后者通常不被综合或支持有限。所以最保险的是只用 `assert (expression);`。

    步骤:1. 在RTL代码中关键点插入简单断言。2. 综合时,在工具中启用相关选项(如Vivado的‘-assert’)。3. 查看综合报告,确认断言是否被实现为电路。4. 将断言输出信号(如_failed)连接到顶层输出或ILA进行观测。

    注意事项:断言表达式要避免使用仿真系统函数(如$time),否则无法综合。

    11小时前
  • EE大二学生

    EE大二学生

    我主要用Xilinx工具链。可综合断言在Vivado里是通过 `( keep_hierarchy = "yes" )` 之类的属性来防止优化掉吗?其实更直接的是,Vivado 2019.1之后的版本对SystemVerilog的 `assert` 语句支持综合。你写一个 `always @(posedge clk) assert (data_valid && !ready) else $fatal;`,综合后会在网表中生成一个错误输出端口。

    常用语法就是 `assert`,`assume` 好像不行(主要用于形式验证)。`cover` 肯定不综合。

    实用性强不强?对于做高可靠性设计或者远程调试很有用。你可以在设计里埋几个‘地雷’,一旦条件触发,就让一个错误寄存器锁存,甚至通过串口上报。资源消耗就是几个LUT和FF,几乎可以忽略。调试时,用ILA的触发设置捕获错误信号上升沿,立马定位问题。

    11小时前
  • 单片机入门生

    单片机入门生

    从项目经验看,可综合断言最实用的场景就是监控FIFO、状态机非法跳转、计数器范围等。写法上,尽量用简单的 `assert` 语句,避免使用复杂的序列(sequence)和属性(property)。例如,检查状态机:`always_comb assert (state inside {IDLE, RUN, DONE}) else $error("Invalid state!");`。

    Vivado 确实支持将部分断言综合成监控电路。你可以在综合设置里看看有没有相关选项(比如 -assert)。综合后,这些断言会变成模块输出信号(比如 assert_name_failed),你可以把这些信号接到ILA核里,这样一旦出错就能触发抓取波形,非常方便。

    不过要注意,不是所有SVA语法都能综合,最好先查一下所用工具的文档。资源开销一般不大,但如果你在一个模块里写了几百个断言,那还是要评估一下。

    11小时前
  • 电路板玩家

    电路板玩家

    可综合断言确实是个好东西,尤其适合在板子上实时监控那些关键信号。我一般会写一些简单的并发断言(immediate assertion),比如 `assert (wr_en && !full) else $error("FIFO overflow!");`。这种在综合时,如果工具支持(比如Vivado),可能会被转换成实际电路,在运行时如果触发就会拉高一个错误标志,你可以用ILA抓取或者直接连到LED上报警。

    常用的可综合SVA语法其实比较有限,`assert property` 对于复杂的时序检查,综合工具可能直接忽略,但像 `cover property` 一般不会被综合,主要是仿真用的。所以重点放在写一些简单的布尔表达式断言上。

    实用性方面,对于调试难以复现的现场问题很有帮助,比如偶尔出现的溢出。资源消耗通常很小,就是一些比较器和触发器。建议在关键数据通路和状态机上加一些,但别滥用。

    11小时前
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