我们在开发FPGA的过程中，特别是编写testbench时，经常会用到Verilog的系统函数，在查看Xilinx官方testbench或者大神写的testbench时，也会看到各种各样的系统函数，系统函数的特点就是前面带有$符号。灵活使用系统函数可以使得testbench的功能变得十分强大，然而大部分Verilog的中文教材介绍系统函数时都比较简略，这里我先提供IEEE的Verilog标准文档下载链接，在标准文档的第17章，会有所有系统函数的详细介绍，本篇会把最常用的系统函数做简单介绍，本篇会不定期更新。

一、文件操作

1、打开文件$fopen和关闭文件$fclose

文件打开进行读写操作之后记得一定要关闭，这点和其它所有编程语言都一样。

integer fp;

fp = $fopen("file_path/file_name","wb");

$fclose(fp);

$fopen的第一个参数是包含路径的文件名，这个路径可以是绝对路径，也可以是相对于当前文件夹（该条语句所在的文件所处的文件夹）的相对路径，如果打开的文件就在当前文件夹下，则可以直接写文件名，记得带后缀；第二个参数是打开类型，如果不填写，默认就是w，常见的打开类型如下表所示 ；返回值是一个多通道描述符（就是指针），由于Verilog没有指针变量，所以这里赋值给一个整型变量。

 $fclose的参数就是$fopen返回的指针。r/w和rb/wb的不同请读者自己做做实验，如果本文的理解有误请读者朋友们在留言区指出。

2、写入文件：$fwrite，$fdisplay，$fmonitor，$fstrobe

这几个系统函数中最常用的是$fdisplay和$fwrite，这两个函数都是将变量（无论是阻塞赋值还是非阻塞赋值的变量）某一时刻（需要指定时刻）的值记录进文件中，用其中的任意一个都可以。

parameter mynum = 10000;

initial begin

    integer countnum;

    countnum = 0;

    while(countnum != mynum)  begin

         while(~dv)

             @(posedge clk);

         $fdisplay(fp,"%d", dout);//$fwrite(fp,"%d", dout);

         countnum = countnum + 1;

         @(posedge clk);

     end

end

上面这种写法很常见，意思是我们先指定一个文件存储的最大量，在dv有效的时间内，每一拍都存储dout的值，直到存到了最大量指定的个数。

$fdisplay的第一个参数就是文件指针；第二个参数是写入文件的格式，这里表示以十进制格式写入文件，类似于C语言中的printf函数指定的格式，$fdisplay可以自动换行，$fwrite则需写成“%d\n”；第三个参数是写入的变量。

$fmonitor表示只要变量发生变化就记录，三个参数和上面的意义一样，也可以自动换行。

$fmonitor(fp, "%format_char", parameter);

$fstrobe表示记录某一时刻的所有事件发生之后的变量值，也就是用非阻塞赋值的变量值，依然是三个参数，意义还是和上面的一样。

3、读取文件：$fread，$readmemb，$readmemh

如果用$fopen打开了文件，则使用$fread读取文件。

integer num;

num= $fread(mem,fp);

$fread的第一个参数mem是存储器或者寄存器；第二个参数是文件指针；返回值num是传入存储器的字符数，也就是读取的次数。每个字符的大小根据mem的位宽来决定（和mem的深度无关），如果mem的位宽是8位，则每个字符的大小就是一个字节，如果mem的位宽是32位，则每个字符的大小就是一个双字，如果文件读取错误，则返回0，如果mem的位宽不够宽，则将文件中的数据二进制转换之后舍去低位存入mem。（这里存疑，请读者朋友们帮忙看看是否正确。）

读取文件最常用的系统函数反而是$readmemb和$readmemh，用于给存储器初始化。

$readmemh("file_path/file_name",mem, 0,15);

$readmemb("file_path/file_name",mem);

$readmemb/h的第一个参数是包含路径的文件名，第二个参数是存储器名，第三个参数是存储器的起始地址，第四个参数是结束地址，后面两个参数可以省略，表示从首地址开始存储。

对于$readmemb，读取的文件中的每个数必须是二进制数，对于$readmemh，则必须是十六进制数。读取的文件中，数与数之间只能以空格、换行、制表符等空白符号隔开，可以用"//"注释，可以用x表示不定值，用z表示高阻值。

二、其它常见操作

1、控制台显示：$monitor，$write，$display

就是在modelsim的transcript窗口中打印出信息，和上面的写入文件的那几个系统函数类似，就是少了文件指针这个参数，所以不解释了。

$display("%d", dout);

2、随机数产生：$random

最常用的就是$random%n，表示产生0~n之间的随机数。

3、控制仿真过程：$finish，$stop

$finish表示结束当前仿真，$stop表示暂停当前仿真。

4、显示仿真时间刻度：$time，$realtime

$time返回整数时间值，$realtime返回实数时间值，都是相对于仿真开始时的仿真时间。这两个系统函数经常配合$display等使用。

$display($time,“ dout=%d”,dout);

输出为

#30 dout=200

需要注意的是，如果仿真精度不支持，比如`timescale 1ns/1ns，则$time和$realtime返回的时间值是一样的。