4ビットバイナリカウンタをテストベンチを使ってシミュレーションを行いたい

Question

実現したいこと

下記のプログラムは、一秒間隔で４ビットカウントを行う回路を表しています。
しかし、以下のエラー文の通り、テストベンチのパターン表示回路の接続の部分の

.scale(scale)

でエラーが出ています。
これはどういうことでしょうか。

発生している問題・エラーメッセージ

[VRFC 10-3180] cannot find port 'scale' on this module ["C:/Xilinx/Vivado/LED/4bit_count_68/4bit_count_68.srcs/sim_1/new/counter_test.v":39]

該当のソースコード

4bitカウンタ回路の記述
修正後

`timescale 1ns / 1ps

module counter #(parameter S = 99999999)(
    input wire CLK, RES, 
    output reg [3:0]LED);
    
    reg [27:0] scale;

    always @(posedge CLK or negedge RES) begin
        if (RES == 1'b0) begin
            scale <= 27'd0; 
            LED <= 4'b0;
        end
        else if (scale == S) begin //scaleが溜まったらscaleをリセット
            scale <=27'd0; 
            if(LED == 4'hf) //LEDが溜まったらLEDをリセット
                LED <= 4'b0; 
            else 
                LED <= LED + 4'b1; //LEDが溜まってなければLEDを加算
        end 
                      
        else 
            scale <= scale + 27'd1;
        end      
endmodule

テストベンチ

`timescale 1ns / 1ps

module counter_test;

//クロック周期
localparam STEP = 10;

/*接続信号の宣言*/
reg CLK;
reg RES;
wire [3:0]LED;

/*パターン表示回路を接続*/
counter #(.S(10))pattern(
		.CLK(CLK), 
		.RES(RES),
		.LED(LED)
	);
	
wire [23:0] scale = pattern.scale;

always begin    
    CLK = 0; #(STEP/2);
    CLK = 1; #(STEP/2);
end

always @(posedge CLK) begin
    if(RES == 0)
        CLK = 0;
end

initial begin
               RES = 0;
    #(STEP*20) RES = 1;
       
	#(STEP*100);
	$stop;
	end
endmodule

シミュレーションの理想の波形

試したこと

after

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

ここにより詳細な情報を記載してください。

Answer 1

counterモジュールにscaleポートはないので、接続しようとしても当然エラーになります。

counter pattern(
		.CLK(CLK), 
		.RES(RES),
		.LED(LED)
	);
wire [23:0] scale = pattern.scale;

としましょう

---

LED[3:0]の部分が”X”となっています。

`timescale 1ns / 1ps

module counter (
    input wire CLK, RES, 
    output reg [3:0]LED);
    
    reg [26:0] scale;

    always @(posedge CLK or negedge RES) begin
        if (RES == 1'b0) begin
            scale <= 27'd0; 
            LED <= 4'b0; // リセットを追加
        end
        // 省略

---

`timescale 1ns / 1ps

module counter #(parameter S=99999999)(
// 略
    always @(posedge CLK or negedge RES) begin
        if (RES == 1'b0) 
            scale <= 27'd0; 
        else if (scale == S) begin //scaleが溜まったらscaleをリセット
// 略

`timescale 1ns / 1ps

module counter_test;

// 略
/*パターン表示回路を接続*/
counter #(.S(10))pattern(
		.CLK(CLK), 
		.RES(RES),
		.LED(LED)
	);
// 略

Comments

[iface]

コメントありがとうございます。
”試したこと”にシミュレーションの写真を追加しました。
LED[3:0]の部分が”X”となっています。
おそらく　#(STEP*100);　でシミュレーションを終了するように指示しているからだと思い、より大きな値で試してみましたが、結果は一緒でした。
この場合、どうすればよいでしょうか。

[ozwk]

module counterの方でLEDのリセット処理が抜けてます。

[iface]

//LEDが溜まったらLEDをリセット
というところでLEDリセットを行っていますがこれは違うのでしょうか。

[ozwk]

RESでリセットする処理が抜けてます

[ozwk]

シミュレーション開始時にはレジスタの値は不定値(X)ですから、
それだと困る場合はテストを動作させるまでに何らかの方法で初期値を定める必要があります。
それは通常リセット信号で行います。

[iface]

シミュレーションの開始時の画像添付しておりませんが、シミュレーションの初期状態はＲＥＳ０となっております。

[ozwk]

LEDレジスタはシミュレーション開始時に不定ですよね?
だから値を定めてやらないといけませんよね?
だからRES==0のときにリセットかけましょうね
という話です

[iface]

シミュレーションのプログラムを変更してみましたが、ozwkさんがおっしゃっているのはこういうことでしょうか？

[ozwk]

module counterの方でLEDのリセット処理が抜けているという話ですので、
修正すべきはテストベンチの方ではなくてcounterモジュールの方です。
回答編集しました

[iface]

ありがとうございます。
試してみましたが、1000,000nsのシミュレーションでLEDはずっと０を出力していました。
これはscaleがあまりにも大きいのが原因だと思い、scaleの桁を下げてみたのですが、結果は一緒でした。
また、シミュレーションで見れる限界の時間が1000,000nsとなるのですが、これは変えられないのでしょうか。

[ozwk]

追記しました

[iface]

ありがとうございます。
以下を追加したところエラーが出るようです。

counter pattern#(.S(10))(

[ozwk]

修正しました

[iface]

ありがとうございます。
質問のプログラムをすべて変更して編集いたしました。
上記のプログラムでシミュレーションを行った結果をafterに添付しています。
やはり、どうしても限界値が1,000,000nsになってしまうのですが、これ以上は上げられないのでしょうか。
また、一秒間隔でカウントアップしていくはずが100,000nsずつカウントアップしています。

[ozwk]

> また、一秒間隔でカウントアップしていくはずが100,000nsずつカウントアップしています。

1,000,000nsに収まるようにそう書きました。

100MHzのクロックで1秒を見ようと思ったら100M回 = 1億回もクロックが切り替わるまでシミュレーションを動かさなければなりません。無駄です。

[iface]

確かにそうですね。
わかりやすい説明ありがとうございました。

最後にもう一点だけ

localparam STEP = 10;

は何を表しているのでしょうか。

[ozwk]

クロック周期とコメント書いてありますやん