Verilog-AMS语言参考手册

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《Verilog-AMS Language Reference ManualVAMS-2023》是 Accellera Systems Initiative 于 2024 年发布的关于 Verilog-AMS 硬件描述语言的参考手册，主要定义了用于模拟和混合信号系统的行为语言，涵盖语言基础、数据类型、表达式、模拟行为、层次结构、混合信号处理等多方面内容。

• 引言：Verilog-AMS HDL 是基于 IEEE Std 1364 Verilog 发展而来，用于模拟和混合信号系统的硬件描述语言。它融合了数字和模拟建模能力，支持多种系统描述方式，能满足电气、机械等多学科设计需求。该语言具备诸多混合信号特性，如可在同一模块声明模拟和数字信号，提供统一的模拟和数字语义等。同时，介绍了系统相关概念，包括保守系统、信号流系统等，并阐述了文档的组织架构和约定。
  
• 词法约定：规定了 Verilog-AMS HDL 源文本中词法单元的类型，如空白字符、注释、操作符、数字、字符串、标识符和关键字等，以及它们的书写规则和语法意义。例如，整数常量可采用十进制、十六进制等多种格式表示，实数常量遵循 IEEE Std 754 标准 。
  
• 数据类型：支持多种数据类型，包括整数、实数、字符串、参数等，还引入了net_discipline类型用于模拟和混合信号仿真。详细说明了各数据类型的声明方式、取值范围、初始化规则以及相互之间的转换规则，如整数和实数的运算及转换、字符串的操作等 。
  
• 表达式：介绍了该语言中的操作符、操作数以及表达式的构成和使用方法。操作符涵盖算术、关系、逻辑等多种类型，具有不同的优先级和结合性。同时，描述了内置数学函数、信号访问函数和模拟操作符的使用，以及用户自定义函数的定义和调用规则 。
  
• 模拟行为：模拟行为通过模拟过程块来描述，包括模拟初始块和普通模拟块。其中定义了块语句、模拟信号的访问和操作方式，以及贡献语句、条件语句、循环语句和事件控制语句等在模拟行为中的应用，这些语句用于控制模拟信号的行为和状态变化 。
  
• 层次结构：支持模块的层次化设计，通过模块实例化实现不同模块间的嵌套和通信。提供了多种参数传递和覆盖方式，如defparam语句、模块实例参数赋值和paramsets等，方便对模块行为进行定制。同时，介绍了端口的定义、连接方式以及生成结构（generate     constructs）在构建层次化模型中的作用 。
  
• 混合信号：详细阐述了模拟和数字信号在同一语言环境中的交互机制。包括不同域（连续域和离散域）之间信号和变量的访问方式，如在连续上下文中访问离散信号，在离散上下文中访问连续信号；以及事件的检测和处理，如离散事件在连续上下文中的检测，连续事件在离散上下文中的检测 。同时，介绍了连接模块（connect modules）在混合信号处理中的应用，包括其自动插入规则、端口方向和 disciplines 的匹配等，以确保模拟和数字部分的正确连接和交互 。
  
• 调度语义：描述了模拟仿真的基本周期，包括模拟仿真周期和混合信号仿真周期，以及数字引擎的调度语义。在模拟仿真周期中，涉及节点分析、瞬态分析和收敛等过程；混合信号仿真周期则包含电路初始化、混合信号 DC 分析、瞬态分析以及同步循环等步骤，确保模拟和数字部分在仿真过程中的协调工作 。
  
• 系统任务和函数：介绍了 Verilog-AMS HDL 中的系统任务和函数，这些任务和函数用于实现各种功能，如显示任务、文件输入输出任务、仿真控制任务等。它们为设计人员提供了在仿真过程中进行数据输出、文件操作、仿真控制以及获取系统信息等能力 。
  
• 编译器指令：定义了一系列编译器指令，如default_discipline用于指定默认的离散规则，define和undef用于宏定义和取消宏定义等。这些指令在编译过程中发挥作用，可用于控制编译行为，如设置默认规则、定义常量等 。
  
• 使用 VPI 例程：介绍了 VPI（Verilog Procedural     Interface）接口的使用，包括 VPI 回调函数、对 Verilog-AMS HDL 对象和仿真对象的访问，以及错误处理等内容。VPI 例程为用户提供了在设计和仿真过程中与外部程序进行交互......