时间等待 API（await_time）
在 Verilua 的多任务系统中，任务可以通过 await_time_* 系列函数主动让出控制权，等待指定的仿真时间后继续执行。这是实现基于时间的延迟、超时控制、时钟无关等待等行为的基础。
函数列表
| 函数 | 时间单位 | 说明 |
|---|---|---|
await_time(steps) | 仿真步（step） | 等待指定的仿真步数（原始时间精度单位） |
await_time_fs(time) | 飞秒（fs） | 等待指定的飞秒数 |
await_time_ps(time) | 皮秒（ps） | 等待指定的皮秒数 |
await_time_ns(time) | 纳秒（ns） | 等待指定的纳秒数 |
await_time_us(time) | 微秒（µs） | 等待指定的微秒数 |
await_time_ms(time) | 毫秒（ms） | 等待指定的毫秒数 |
await_time_s(time) | 秒（s） | 等待指定的秒数 |
await_time_unit(time, unit) | 任意单位 | 等待指定时间，可动态传入时间单位 |
基本语法
-- 等待 100 个仿真步（原始精度单位）
await_time(100)
-- 等待 50 纳秒
await_time_ns(50)
-- 等待 1 微秒
await_time_us(1)
-- 等待 10 皮秒
await_time_ps(10)
-- 使用动态单位
await_time_unit(2.5, "ns")
时间精度与单位
Verilua 的仿真时间精度由仿真器的 timescale 设置决定。默认情况下，Verilua 生成的 testbench 使用 1ns/1ps 的 timescale，即：
- 时间单位：1 纳秒（ns）
- 时间精度：1 皮秒（ps）
这意味着仿真器内部以 1ps 为最小步进单位。await_time(steps) 中的 steps 就是基于这个精度步进的。例如，await_time(1000) 表示等待 1000ps = 1ns。
您可以通过全局配置变量 cfg 查看当前的精度信息：
print(cfg.time_precision) -- 输出 -12（表示 10^-12 秒 = 1ps）
print(cfg.time_unit) -- 输出 "ps"（时间精度单位）
使用场景
1. 延迟等待（不依赖时钟）
fork {
function()
print("Start")
await_time_ns(100) -- 等待 100 纳秒
print("100 ns later")
await_time_us(1) -- 等待 1 微秒
print("1 us later")
end
}
2. 时钟门控或自定义时钟生成
当禁用内部时钟后（在 xmake.lua 中设置 set_values("verilua.no_internal_clock", "1")），可以用 await_time_* 手动生成时钟：
fork {
clock_gen = function()
local clk = dut.clock:chdl()
while true do
clk:set(1)
await_time_ns(5)
clk:set(0)
await_time_ns(5)
end
end
}
3. 超时检测
local ready = dut.ready:chdl()
local timeout = false
fork {
function()
await_time_us(10) -- 等待 10 微秒
timeout = true
end,
function()
while not ready:is(1) and not timeout do
await_time_ns(100)
end
assert(not timeout, "Ready signal timeout!")
end
}
4. 等待异步事件后继续
fork {
function()
-- 触发某个操作
dut.start:set(1)
await_time_ns(500) -- 等待 500 纳秒让 DUT 完成处理
local result = dut.result:get()
print("Result:", result)
end
}
注意事项
与 clock:posedge() 的区别
clock:posedge()等待的是信号的上升沿，时间取决于时钟周期，通常用于同步逻辑。await_time_*()等待的是绝对时间，与时钟信号无关，适合超时、延迟等场景。
两者可以混合使用：
fork {
function()
dut.clock:posedge(5) -- 等待 5 个时钟上升沿
await_time_ns(100) -- 再等待 100 纳秒
dut.clock:posedge() -- 再等待一个时钟沿
end
}
在 HSE 模式下的限制
当 cfg.is_hse = true 时（硬件脚本引擎模式），调度器会切换为非时间驱动的 step 模式。此时 await_time_* 的行为与 normal 模式截然不同，且取决于具体的调度器子模式（cfg.mode）。
step 模式（cfg.mode = "step"）
await_time_ns、await_time_us、await_time_ms、await_time_fs、await_time_ps、await_time_s、await_time_unit 在 step 模式下全部退化为单次 yield，时间参数被完全丢弃，不产生任何时间等待效果。
唯一有效的时间等待函数是 await_time(time)，其行为为：
-- 实际执行逻辑（scheduler 内部）
local t = math.ceil(time / cfg.period) -- cfg.period 默认 10，单位由 cfg.unit 决定（默认 "ns"）
for _ = 1, t do
coro_yield(NOOP) -- 每次 yield 对应一个时钟步
end
注意：step 模式下 await_time(time) 的 time 参数与 normal 模式的语义不同：
| 模式 | await_time(time) 的参数语义 |
|---|---|
| normal | 原始精度步数（如 1ns/1ps timescale 下单位为 ps） |
| step | 除以 cfg.period 后向上取整，得到等待的时钟步数（time 的单位应与 cfg.unit 一致） |
在 step 模式下，请仅使用 await_time(time)，避免使用带单位的变体。
edge_step 模式（cfg.mode = "edge_step"）
await_time_* 调用均会崩溃在 edge_step 模式下，await_time、await_time_ns 等所有时间等待函数被替换为直接触发断言错误：
Unsupported yield type in edge_step mode: await_time_ns
在此模式下不应调用任何 await_time_* 函数，调用会导致任务立即崩溃。请改用 await_posedge_hdl 或 await_negedge_hdl。
Verilator 的 --timing 要求
如果在 Verilator 中使用 await_time_*（尤其是 await_time_ns 等基于真实时间的函数），必须在编译时添加 --timing 选项，否则时间推进行为不正确。
在 xmake.lua 中设置：
add_values("verilator.flags", "--timing")
时间单位转换
await_time_unit(time, unit) 允许动态指定单位，支持的单位有：
"fs"– 飞秒"ps"– 皮秒"ns"– 纳秒"us"– 微秒"ms"– 毫秒"s"– 秒
传入不在上述列表中的字符串（如 "ms2"）会触发断言错误：Unknown time unit: ms2。
示例：
local unit = "us"
await_time_unit(5, unit) -- 等待 5 微秒
精度限制
await_time_* 内部使用四舍五入（round-half-up）将时间值转换为整数步数：
steps = floor(time × scale + 0.5)
当 steps 舍入结果为 0 时，会触发断言错误。以 1ps 精度（scale = 1）为例：
await_time_ps(0.5)→floor(0.5 × 1 + 0.5) = floor(1.0) = 1，不会报错await_time_ps(0.4)→floor(0.4 × 1 + 0.5) = floor(0.9) = 0，触发断言
一般规律：当 time × scale < 0.5 时触发错误，即时间值严格小于半个精度单位时才会报错。请确保等待时间的舍入结果至少为 1 步。