Verilated model didn‘t converge报错原因及解决

还留着你的回忆，分不清南北东西
我真的不想从此迷失在这幻境
----《迷失幻境》

想必你急于知道原因，不想听笔者解决问题的过程，所以我先放结论，再说我发现的过程。

1.错误原因

一句话概括，根本原因是：
有一个量在极快的变化

verilog官网原图：

verilog官网上的原文是：

This is because the signals keep toggling even with out time passing. Thus to prevent an infinite loop, the Verilated executable gives the DIDNOTCONVERGE error.

翻译：这是因为信号在不停的变换即使时间没有流逝。所以，为了防止无限循环，verilog可执行文件给出了DIDNOTCONVERGE 错误。

To debug this, first review any UNOPT or UNOPTFLAT warnings that were ignored. Though typically it is safe to ignore UNOPTFLAT (at a performance cost), at the time of issuing a UNOPTFLAT Verilator did not know if the logic would eventually converge and assumed it would.

翻译:若要对此进行调试，请首先查看忽略的任何UNOPT或UNOPTFLAT警告。尽管通常忽略UNOPTFLAT（以性能为代价）是安全的，但在发布UNOPTFLAT时，验证器不知道逻辑是否最终会收敛，并假设它会收敛。

2. 解决方案

官网方案：

run Verilator with --prof-cfuncs -CFLAGS -DVL_DEBUG. Rerun the test. Now just before the convergence error you should see additional output similar to this

翻译：使用–prof-cfuncs-CFLAGS-DVL_DEBUG运行Verilator。重新运行测试。现在，就在收敛错误之前，您应该会看到类似的输出

分析：例如你编译.v的命令是

verilator -Wno-fatal top.v main.cpp --top-module top --cc --trace --exe

则添上 --prof-cfuncs -CFLAGS -DVL_DEBUG即可，即

verilator -Wno-fatal top.v main.cpp --top-module top --cc --trace --exe --prof-cfuncs -CFLAGS -DVL_DEBUG

再次运行，会发现有类似于这样的出错：

注意看，其指明了是top模块的变量b出的问题，并且是在第16行
根据这个修改就可以了。

3.笔者的解决过程

3.1 笔者的问题背景

我需要写一个ALU，ALU当然需要有减法，而且我的ALU输入是补码。
众所周知，补码的减法是

A - B = A + ((~B) + 1)

所以我verilog是这么写的

b = ~b + 1;
ans = a + b;

这样写看起来没什么问题（实际上就是没有问题）
问题出在我的仿真上

3.2 问题发现与解决

我测试代码的方法是，给a、b赋初值，所以每次测试只需要运行一次，也没什么敏感变量，所以always的括号里面是空的，代码如下

reg [2:0] command = 3'b001;
reg [3:0] a = 3'b1001;
reg [3:0] b = 3'b0001;

    always @() begin
        case (command)
            3'b000:begin
                 {temp_overflow_flag, temp_ans} = a + b;
            end
            3'b001:begin
                b = ~b + 1;
                 {temp_overflow_flag, temp_ans} = a + b;
            end
·············下略

这样会导致always无间隙的无限执行，所以b被无限执行取反操作，导致verilog以为出问题了，报了这个错

然后我加了个clk，敏感变量设置成posedge clk就可以了

因为笔者是新手，并不知道always括号里面空着会这样，所以犯了这样愚蠢的错误，尤其是不读入时钟，确实很蠢。

4.后记

出现这个问题的直接原因就是变量的值极其快速的改变，
但是根本原因必然各不相同，我是因为时钟没设置，你的必须对症下药，这个变量是在哪里改变的，为什么会被快速改变，就可以解决问题了。