如何在ModelSim中编写等价于VHDL‘wait until’的TCL脚本

问题背景 #

我正在为VHDL仿真编写TCL脚本作为封装层，想要实现如下VHDL伪代码的等价功能：

Data <= SomeData;
wait until (strobe = '1');
Data <= NewData;

我尝试通过编写TCL循环来检查strobe信号的值，但这种方式效率极低。另外我认为when语句也无法解决问题，请问有什么可行的解决方案？

以下是我编写的低效实现：

proc wait_until {sig val} {
  for {set i 0} {$i < 50} {incr i} {
    set dummy [examine -radix unsigned $sig]
    if {$dummy eq $val} {
      break
    }
    run 10 ns
  }
}

调用方式：

wait_until strobe 1

高效解决方案 #

主流VHDL仿真器（如ModelSim/QuestaSim）都提供事件驱动的等待机制，完全不需要低效的轮询检查，以下是几种可行方案：

方案1：信号变化触发检查 #

改写wait_until过程，仅在目标信号发生变化时才检查值，避免固定步长空跑：

proc wait_until {sig val} {
    # 先检查当前值，避免不必要等待
    if {[examine -radix unsigned $sig] eq $val} {
        return
    }
    # 循环等待信号变化并检查值
    while {1} {
        wait on $sig
        if {[examine -radix unsigned $sig] eq $val} {
            break
        }
    }
}

该版本仅在strobe信号更新时执行检查，效率远高于原轮询方案。

方案2：直接使用仿真器内置条件等待 #

部分仿真器支持简洁的条件等待语法，比如ModelSim可直接执行：

wait until {[examine strobe] == 1}

无需封装过程，直接用这条命令替代循环，完全规避轮询。

方案3：事件绑定触发动作（when命令） #

利用when命令绑定信号满足条件时的动作，完全基于事件驱动，无需主动等待：

# 设置初始值
examine Data -value SomeData
# 绑定strobe为1时的动作
when {[examine strobe] == 1} {
    examine Data -value NewData
    # 解除绑定防止重复触发
    when -cancel [current when]
}
# 启动仿真直到事件触发
run -all

这是效率最高的实现方式之一，仅在目标事件发生时执行操作。

可选：添加超时机制 #

为避免无限等待，可给wait_until过程添加超时判断：

proc wait_until {sig val timeout_ns} {
    set start_time [current_time -ns]
    # 初始检查
    if {[examine -radix unsigned $sig] eq $val} {
        return 1
    }
    while {1} {
        wait on $sig
        if {[examine -radix unsigned $sig] eq $val} {
            return 1
        }
        # 检查是否超时
        set current_time [current_time -ns]
        if {($current_time - $start_time) >= $timeout_ns} {
            puts "Error: Wait timed out for $sig to reach $val"
            return 0
        }
    }
}

调用示例：wait_until strobe 1 500（超时时间500ns）

内容的提问来源于stack exchange，提问作者nsrdn