一.读写文件相关的系统任务

在进行FPGA模块的开发过程中，常常需要对数据的处理过程进行行为仿真，以验证FPGA的功能逻辑是否正确，因此需要将FPGA行为仿真的结果与MATLAB或C/C++的处理结果进行对比验证。但需要对比的数据量比较大时，将输入输出结果数据存入文件进行对比是非常常用的方法。

Verilog中读写文件常用到的系统任务主要有以下几个：

1.文件打开、关闭与定位操作：$fopen(file_name)、$fclose(file_name)、$fseek();

2.文件读取：$fscanf和 $readmemh，其中$readmemh的作用是件文件中的数据一次性的读入某个数组中，然后依次从数组中取出1个数据进行处理；而$fscanf的作用是从文件中读出一行的数据。两个系统任务的常见用法如下：

$readmemh：

reg [15:0] data_mem [0:1023] ;//定义一个位宽为16bit，深度为1024的mem

$readmemh(“path/data.txt”,data_src_mem);

$fscanf：

reg [15:0] reg1, reg2, reg3; //定义三个位宽为16bit的寄存器

cnt = $fscanf(fp, “%d %d %d”, reg1, reg2, reg3);//从数据文件中以十进制的方式读出一行中的三个数

3.数据写入文件：$fwrite(file_handle,”%d\n”,reg1) ；

二.调用示例

1.利用Matlab生成数据文件

在Matlab中生成一正弦波信号，并将其定点化后存入.txt文件。Matlab代码如下所示：

%% 实验在vivado中通过verilog读取txt文件数据
%% DJason 2018.04
clc;
close all;
clear all;
%% 生产一个正弦波信号
fs = 100;   %采样率100
t0 = 5;     %采样时间5s
N = fs*t0;  %采样点数
f0 = 2;    %信号频率
t = (0:N-1)/fs;
s = cos(2*pi*f0*t);

%% 将信号定点化，转为int16型数据
S = int16(s.*2^15*0.8);
%% 将定点后的数据写入文件
fp = fopen('data.txt','wt');
for i =1 : length(S)
    fprintf(fp, '%d\n', S(i));
end
fclose(fp);

生成的正弦波下图

Verilog读写文件

2.在Vivado中读入数据文件

将生成的data.txt文件放到vivado工程目录下的\XXX_project.sim\sim_1\behav目录下，然后编写TestBench对该文件进行读取，同时将读取的数据存放到另一个文件中，verilog代码如下所示

module test( );

integer fp_r,fp_w;  
integer count;   
reg clk;
reg [15:0] reg1;

initial  
begin 
    clk = 0; 
    reg1 = 0;
    count = 0;
    fp_r=$fopen("data.txt","r");//以读的方式打开文件  
    fp_w=$fopen("data_out.txt","w");//以写的方式打开文件  
end 

always@(posedge clk)
begin
    if(count < 500)
    begin
        $fscanf(fp_r,"%d" ,reg1) ;//每次读一行 
        count <= count + 1; 
        $fwrite(fp_w,"%d\n",reg1) ;//写入文件
    end
    else
    begin
         $fclose(fp_r);//关闭已打开的文件
         $fclose(fp_w);
    end  
end

然后利用vivado自带的仿真器进行仿真，得到结果如下图所示

Verilog读写文件