如何使用system verilog assertion验证状态机

使用 SystemVerilog Assertion (SVA) 可以有效地验证状态机，以下是一些基本的步骤：

1. 定义状态机的输入、输出和状态信号，以及状态转换条件。

2. 创建一个状态机的状态表，列出所有可能的状态和状态转换条件。

3. 使用 SVA 对状态机进行验证，通过编写一些语句来捕获状态机的状态转换和性质。

4. 在仿真期间运行这些 SVA，以验证状态机是否按照预期进行。

下面是一个简单的例子，假设我们有一个状态机，包含两个状态，分别是 IDLE 和 ACTIVE，有一个输入信号 start，一个输出信号 done，状态转换条件如下：

- 当状态为 IDLE 时，如果输入信号 start 被置为 1，则状态转换到 ACTIVE 状态。
- 当状态为 ACTIVE 时，如果输出信号 done 被置为 1，则状态转换到 IDLE 状态。

下面是使用 SVA 对状态机进行验证的示例代码：

module state_machine (
  input logic start,
  output logic done
);

  typedef enum { IDLE, ACTIVE } state_t;
  state_t state;

  // 状态转换条件
  always_comb begin
    case(state)
      IDLE: if(start) state = ACTIVE;
      ACTIVE: if(done) state = IDLE;
    endcase
  end

  // SVA 验证
  assert property (@(posedge start) disable iff(!start) (state == ACTIVE)) else $error("Error: unexpected state transition from IDLE to ACTIVE");
  assert property (@(posedge done) disable iff(!done) (state == IDLE)) else $error("Error: unexpected state transition from ACTIVE to IDLE");

endmodule

在上面的代码中，我们定义了一个名为 state_machine 的模块，包含一个输入信号 start 和一个输出信号 done。我们还定义了一个名为 state 的状态变量，用于跟踪状态机的当前状态。

在 always_comb 块中，我们定义了状态转换条件。使用 SVA 验证状态机的状态转换时，我们通过编写两个 assert property 语句来完成。第一个语句验证从 IDLE 状态到 ACTIVE 状态的状态转换，第二个语句验证从 ACTIVE 状态到 IDLE 状态的状态转换。

在仿真期间，如果状态机按照预期进行，那么这些 SVA 将不会触发任何错误。如果状态机出现错误的状态转换，则 SVA 将会报告错误并停止仿真。