Verilog文件读写系统任务

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Verilog文件读写系统任务

文章目录

- Verilog文件读写系统任务
- - 文件打开关闭
  - - $fopen
    - $fclose
    - $ferror
    - demo
  - 文件写入
  - - $fdisplay
    - $fwrite
    - $fstrobe
    - $fmonitor
    - demo
  - 字符串写入
  - - $swrite
    - $sformat
    - demo
  - 文件读取
  - - $fgetc
    - $ungetc
    - $fgets
    - $fscanf
    - $sscanf
    - $fread
    - demo
  - 文件定位
  - - $ftell
    - $fseek
    - $rewind(fd)
    - $feof
    - demo
  - 加载存储器
  - - $readmemh
    - $readmemb
    - demo
  - 常用例子
  - - 1. 文件写
    - 2. 文件读
  - 参考

Verilog 提供了可以对文件进行操作的系统任务

文件打开、关闭
```
$fopen
$fclose
$ferror
```
文件写入
```
$fdisplay
$fwrite
$fstrobe
$fmonitor
```
字符串写入
```
$sformat
$swrite
```
文件读取
```
$fgetc
$fgets
$fscanf
$fread
```
文件定位
```
$fseek
$ftell
$feof
$frewind
```
存储器加载
```
$readmemh
$readmemb
```

文件操作过程中，要保证参数以及读写变量类型与文件内容的一致。

不要将字符串类型和多进制类型相混淆。

文件打开关闭

$fopen

integer fd;
fd = $fopen("fname",mode);

fname为打开文件的名字，fd返回32bit的文件描述符
- 正确打开， fd为非0值
- 打开错误时， fd为0

mode 可选，用于指定打开文件的方式

mode类型	说明
r	只读模式
w	只写模式，如果文件存在，则原文件内容会被删除。如果文件不存在，则创建新文件。
a	追加打开一个文本文件，并在文件末尾写数据。如果文件如果文件不存在，则创建新文件。
rb	只读打开一个二进制文件，只允许读数据。
wb	只写打开或建立一个二进制文件，只允许写数据。
ab	追加打开一个二进制文件，并在文件末尾写数据。
r+	读写打开一个文本文件，允许读和写
w+	读写打开或建立一个文本文件，允许读写。
a+	读写打开一个文本文件，允许读和写。读写打开一个文本文件，允许读和写。
rb+	读写打开一个二进制文本文件，功能与 “r+” 类似。
wb+	读写打开一个二进制文本文件，功能与 “r+” 类似。
ab+	读写打开一个二进制文本文件，功能与 “a+” 类似。

$fclose

$fclose(fd);

关闭fd描述的对应文件

$ferror

err = $ferror(fd,str);

正常打开文件时

err 与 str均为零值

打开文件出错时

err返回非零值表示错误
str返回非零值存储错误类型

建议str长度为640 bit位宽

demo

integer fd;
integer err;
reg [320:0] str;
initial beginfd = $fopen("xxx.txt","r");err = $ferror(fd,str);$display("file descriptor is %h",fd);$display("error number is %h",err);$display("error info is %s",str);$fclose(fd);
end

文件写入

写入文件的系统任务主要包含

$fdisplay
$fwrite
$fstrobe
$fmonitor

对应的自带格式的系统任务

$fdisplayb
$fdisplayh
$fdisplayo 等

$fdisplay

$fdisplay(fd, arguments);

按顺序或条件写文件，自动换行

$fwrite

$fwrite(fd, arguments);

按顺序或条件写文件，不自动换行

$fstrobe

$fstrobe(fd,arguments);

语句执行完毕后选通写文件

$fmonitor

$fmonitor(fd,arguments);

只要数据有变化就写文件

demo

相对于标准显示任务，$display, $w r i t e,$ strobe,$monitor, 写文件系统任务除了用法格式上需要多指定文件描述符fd，其余与对应的显示任务保持一致。

integer fd;
integer err;
reg [320:0] str;
initial beginfd = $fopen("xxx.txt","a+");err = $ferror(fd,str);if(!err)begin$fdisplay(fd,"new data: %h",fd);$write(fd,"new data: %h",err);  // 最后一行不换行打印end$fclose(fd);
end

字符串写入

提供了向字符串中写数据的系统任务$write 和 $sformat

$swrite

$swrite(reg,list_of_arguments);

按顺序或者条件写字符串到变量reg中

$sformat

len = $sformat(reg,format_str,arguments);

按格式froamt_str 写字符串到变量reg中，格式与$display指定格式一致，可返回字符串长度len

demo

reg [299:0] str_swrite,str_sformat;
reg [63:0] str_buf;
integer len, age;
initial begin#20;str_buf = "wkk";age = 9;$swrite(str_swrite,"%s age is %d",str_buf,age);$swrite(str_swrite,"years","old"); // 直接写不含有格式字符串的字符串$sformat(str_sformat,"%s age is %d",str_buf,age);len = $sformat(str_sformat,"years old");end

文件读取

$fgetc

c = $fgetc(fd);

按照字符格式将fd数据输出到变量c, c位宽最少为8位。读取错误时，c的值为EOF(-1)，可以用$ferrror检查错误类型

$ungetc

code = $ungetc(c,fd);

向文件fd缓存区写字符c

c值在下次调用$getc时返回，文件fd自身内容不会发生变化，正常写缓冲区返回值code=0, 错误返回值为EOF

$fgets

code = $fgets(str,fd);

按字符连续读，直至str被填满，或者一行内容读取完毕，或者文件结束。

正常读取返回值code为读取行数，发生错误时code为0

$fscanf

code = $fscanf(fd,format,args);

按格式format将文件fd中的数据读取到变量args中

读取一次的停止条件为空格或者换行。

读取发生错误时返回值code = 0

$sscanf

code = $sscanf(str,format,args);

按格式format将字符串型变量str读取到变量args中

$fread

code = $fread(store,fd,start,count);

按二进制数据流格式将数据从文件fd读取到数组或者寄存器变量store中

start为文件起始地址,count为读取长度

若start/count未指定，数据会全部填充至变量store中

若store为寄存器类型，则start/count参数无效，store变量填充满一次数据后便会停止读取

demo

integer i;
reg	[31:0] char_buf;
initial begin#30;fd = $fopen("xxx.txt","r");$write("Read char:");err = $ferror(fd,str);if( !err ) beginfor(i=0;i<13;i++)beginchar_buf[7:0] = $fgetc(fd); // 按照单个字符读取， 包含换行符$write("%c",char_buf[7:0]);endend$ungetc("1", fd) ;            //连续写3次文件缓冲区$ungetc("2", fd) ;$ungetc("3", fd) ;// 先写后出， 堆栈char_buf[7:0]   = $fgetc(fd) ;  //read 3  char_buf[15:8]  = $fgetc(fd) ;  //read 2char_buf[23:16] = $fgetc(fd) ;  //read 1，read buffer end\\char_buf[31:24] = $fgetc(fd) ;  //fd中原来的内容，紧随上一次文件读取的位置
end

integer code;
reg [99:0] line_buf[9:0];
initial begin#32;fd = $fopen("...txt","r");err = $ferror(fd,str);if(!err) beginfor(i=0;i<6;i++) begincode = $fgets(line_buf[i],fd);  // 读取内容包含"\\n"$write("Get line content: %d->%s",i,line_buf[i]);endend//十六进制显示，将显示对应的 ASCIII 码字$display("Show hex line data%d: %h", 2, line_buf[2]) ;
end

$fgets 任务读取时是按照字符串类型读取的, 文件中的1 --> ASCII码: 49

reg [32:0] data_buf[9:0];
reg [63:0] string_buf [9:0];reg [31:0]   data_get ;
reg [63:0]   data_test ;
initial begin#32;fd = $fopen("xxx.txt","r");err = $ferror(fd,str);if(!err) beginfor(i = 0;i<4;i++) begincode = $fscanf(fd,"%h",data_buf[i]);endfor(i = 4;i<16;i++) begincode = $fscanf(fd,"%s",string_buf[i]); endenddata_test = "fedcba98";code = $sscanf(data_test,"%h",data_get);code = $sformat(data_test, "%h", data_buf[2]);code = $sscanf(data_test, "%h", data_get);end

reg [71:0]   bin_buf [3:0] ; //每行有8个字型数据和1个换行符
reg [143:0]  bin_reg ;initial begin#40;fd = $fopen("xxx.txt","r");err = $ferror(fd,str);if ( !err ) begincode = $fread(bin_buf,fd,0,4);  // 数组型读取，读取4次 end$fclose(fd);fd = $fopen("DATA_RD.HEX", "r");code = $fread(bin_reg, fd); //单个寄存器读取$fclose(fd) ;
end

起始地址和读取长度都是设置数组型变量的参数, 如果存储数据的变量类型是非数组的 reg 型，则只会进行一次读取，直至 reg 型变量被填充完毕。

文件定位

$ftell

获取文件位置

pos = $ftell(fd);

返回文件当前位置距离文件首部的偏移量，初始地址为0

偏移量按照字节为1单位( 8bits)

配置$fseek使用

$fseek

重定位

code = $fseek(fd,offset,type);

设置文件下一个输入或者输出的位置

offset为设置的偏移量

type 为偏移量的参考位置

0 设置位置到偏移地址( 参考位置为文件头 )
1 设置位置到当前位置加偏移量( 参考位置为当前位置 )
2 设置位置到文件尾加偏移量，经常使用负数来表示文件尾向前的偏移量( 参考位置为文件尾 )

$rewind(fd)

无偏移重定位

code = $rewind(fd);

等价于$fseek(fd,0,0)

$feof

判断文件尾部

code = $feof(fd);

判断是否到文件尾部

检测文件尾部时返回值为1，否则为0

demo

reg [31:0]   data;
reg [199:0]  str_long;integer pos ;
initial begin#40;fd = $fopen("xxx.txt","r");err = $ferror(fd,str);if(!err) begincode = $fscanf(fd,"%h",data);pos = $ftell(fd); // 结果为8code = $rewind(fd); // 重新将文件指针的位置指向文件首部while( !$feof(fd)) begincode = $fgets(str_long,fd); endend$fclose(fd);
end

加载存储器

$readmemh

加载十六进制文件

$readmemh("fname",mem,start_addr,finish_addr);

fname : 为数据文件名字
mem: 为数组型/存储器型变量
start_addr, finish_addr 分别为起始地址和终止地址, start_addr和finish_addr可以省略，此时加载数据的停止条件为存储器mem被填充完毕，或者文件读取完毕。
文件内容只应该有空白符(换行、空格)，十六进制数据，注释使用"//"进行标注，数据间建议使用换行符区分

$readmemb

$readmemb("fname",mem,start_addr,finish_addr);

用法格式同$readmemb ，不过文件内容为二进制数据

demo

reg [31:0] mem_load [3:0];
initial begin#50$readmemh("xxx.hex",mem_load);
end

常用例子

1. 文件写

integer fid;
initial beginfid=$fopen("xxx.txt");#`STOPTIME  $fclose(fid);
endalways @ (posedge clk) beginif(data_valid)$fwrite(fid,"%d  %d\\n",$signed(RE) ,$signed(IM));
end

2. 文件读

localparam nums = 65536;
reg [23:0] file_source [nums-1:0];reg [15:0] read_cnt;
reg [23:0] data_I;
reg data_in_valid;
initial $readmemh("xxxx.txt",file_source);always @(posedge i_clk) beginif(!i_rstn) beginread_cnt <=  16'b0;data_I  <= 24'b0;data_in_valid <= 1'b0;end else if(data_in_ready) beginif(read_cnt <= nums) begindata_I <= file_source[read_cnt];read_cnt <= read_cnt + 1'b1;data_in_valid <= 1'b1;end else begindata_I <= data_I;read_cnt <= read_cnt;data_in_valid <= 1'b0;    endend else begindata_I <= data_I;read_cnt <= read_cnt;data_in_valid <= 1'b0;    end
end

参考

7.2 Verilog 文件操作 | 菜鸟教程 (runoob.com)

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Verilog文件读写系统任务