标签: 功能仿真

Modelsim仿真小结   Modelsim的基本仿真流程大致分以下几个步骤：建库、编译工程、前后仿真、调试等。Modelsim仿真既可以在modelsim界面操作，也可以用do文件实现， 这里结合学习的教程、网上看到的资料，和实际遇到的一些问题，分别做一整理小结。   建库 建库包括Altera库和Xilinx库，同时都包括Verilog和VHDL。这里只建了Verilog库，VHDL和Verilog步骤相同。 对于Altera库主要包括lpm元件库、Mega_Function库atera_mf、altera原语库altera_primitive和各器件系列模型库。前三种是调用altera模块的必备库，第四种是进行综合后功能仿真和布线后时序仿真需要的库，和器件系列有关，只选对应系列即可。   Altera库创建和编译步骤如下： 在Modelsim安装目录下 新建文件夹 ，命名altera_lib，以存放编译后的库文件，可以在altera_lib下新建Verilog和VHDL两个子文件夹，分别存放Verilog和VHDL库。 打开Modelsim，新建Library， file -new-library .. 如下图，创建lpm库，路径 E:\modeltech_10.1a\altera_lib\Verilog\lpm   添加库文件，并编译， compile - compile …  ，出现compile source files窗口，library 指定到lpm下，查找范围，选quartus安装目录下… eda\sim_lib目录里的仿真原型文件：220model.v ， 点c ompile ，点done 。 到此，lpm库建立完毕。 同理，建立 altera_mf 库添加 altera_mf.v ，建立primitive库添加altera_primitive.v 建立各系列的模型库，命名可用系列名加_ver“xxx_ver”，也可随意吧，添加各系列的 xxx_atoms.v 。   这里，也可以把以上库放在一个文件夹，这样做简单，一次就搞定，分开也就是条理清楚，没人去看，所以没必要。   修改 modelsim.ini 文件，为的是让modelsim能自动map到已经编译的这些库上。先去掉只读属性，在 和 之间加上：库名=库路径 ，相对路径是相对于modelsim安装路径， modelsim安装路径用$MODEL_TECH表示。   这里所有库都放在E:\modeltech_10.1a\altera_lib下，库名是altera_lib，这里只添加一句： altera_lib = E:\modeltech_10.1a\altera_lib   保存退出，改回modelsim.ini只读属性，防止乱改。至此altera库建立完毕。     Xlinx库创建和编译步骤如下：          相比altera，xilinx建库很方便。xilinx有批处理命令，直接在console命令窗口，输入compxlib命令，调出编译库的窗口，先改掉modelsim安装目录下modelsim.ini只读属性。设置如下图：                     Next，选择语言：            Next，选择需要编译的器件：   Netx  -  next,选择输出路径，launch compile process，等待编译完成。完成后改回modelsim.ini只读属性。至此xilinx库建立完毕。     编译工程   编译工程主要包括：code、testbench、建立工程、建立工程库、映射、编译等。Code主要有code思想和风格，在Verilog部分涉及。Testbench，下边给出一个公用模板，基于这个方便修改，可以根据自己的习惯建一个temp_tb.v。       Modelsim界面编译工程： 新建工程：打开 modelsim ，file - new - project .. ，指定工程名、路径、工程库。   Add existing file   Add testbench file ….   编译， compile – complie all 编译语法查错，直到编译通过。至此编译完毕。   功能和时序仿真   仿真是在编译的基础上，进行的功能调试，包括综合前功能仿真、综合后功能仿真和布局布线后时序仿真。   Modelsim界面综合前仿真：          指定顶层，开始仿真; simulation - start simulation … ，在work 库中，指定testbench，ok，开始仿真。     查看仿真结果，打开 wave ，                     信号，加入wave   运行，查看波形。 Run - run all ….              至此，简单的modelsim界面综合前仿真介绍完毕。   Modelsim界面综合后仿真：          综合后仿真需要quartus综合后的网表文件(以altera为例)， 综合后的网表的生成: quartus 工程名右键 - setting – EDA Tool Setting, 双击 Simulation ，选择EDA软件 modelsim ， 选择输出网表路径，如图     More settings …. 将 Generate netlist for functional simulation only 设置为 ON   保存，全编译。  检查一下 … /modelsim/Psyth/source 里面，可以发现，已经生成了一个 *.vo 文件。 这个就是需要的网表文件。（VHDL 的输出网表是*.vho 后缀名的） e)      将vo文件添加到工程，指定TestBench 文件 top_tb.v ， 同前边一样进行仿真。 得到的仿真结果   Modelsim界面布局布线后仿真：          布局布线后仿真需要综合网表文件和添延时文件*.sdo(Verilog)或*_vhd.sdo(VHDL);   QuartusII 里面设置重新把 Generate netlist for functional simulation only 设置成 OFF 。     指定延时文件          这里 ， region 要为顶层文件在tb 里的例化名 。 运行，查看波形，波形带有延时             用tcl文件.do 进行modelsim仿真 在modelsim中使用do文件是非常方便的进行仿真的一种方法，的项目比较大，特别是几个人分开做的时候，前后模块的联合仿真比较重要，查看的信号比较多，使用了do文件可以自动仿真，省去很多体力活。          下面是编写do文件的一般步骤： a).    quit -sim : 首先退出原来仿真的工程。 b).    cd      : 设置工作目录的路径，就是你所要建立的工作目录work要放在哪里。 c).     vlib work  : 在工作目录下建立一个work目录，请注意不要用操作系统直接新建一 个work的文件夹，因为用操作系统建立的work文件夹并没有modelsim SE自动生成的_info文件。还有个问题是，当你的软件工程里需要用到软核时，可能会需要一些库，但这些库ISE软件中是没有的，此时就需要我们自己新建库了，并映射到当前目录下。我们只自己新建的库一般放在work库前面建立。 d).    vmap work : 将新建的work库映射到当前工作目录下（当前目录就是第一步中的目录了）。其他新建的库也要这样的方法映射。 e).    vlog  +acc –work work “file_path/*.v ” : 编译“file_path”目录下所有.v文件，并将 其添加进工作库（work）中，包括IP生成的V文件也要编译的。或者 ： vlog -f top_tb.f ，top_tb.f是.v的列表文件。编译时可以分开单独编译，但是一定要注意顺序，先编译被调用的文件。在综合后仿真和布局布线后仿真的时候，这里添加综合后网表和tb即可。VHDL 用vcom编译。 对于xilinx工程在仿真的时候还需要用到一个文件，那就是glbl.v这个库文件。它是存放在xilinx安装目录下，我们直接编译它并添加时工作库（work）就可以了。特别需要说明的是，在仿真软核的时候，在XPS软件里点击simulation - generate simulation hdl files会在工程目录中生成一个simulaton文件夹，这个文件夹里的东西就是软核仿真时所需要的仿真文件了。所以我们需把simulaton里所以的v文件都编译一次，这样才能仿真软核。 f).    vsim  -L altera_lib  -novopt  work.top_tb  ： 这是没有调用IP Core时的仿真命令，注意后面的参数top_tb必须为Testbench中的模块名。 布局布线后仿真是这里要指定延时文件，vsim  -L altera_lib  -novopt -sdfmax /top_tb/top=top_v.sdo work.top_tb g).  do vawe.do 运行添加wave tcl，这里可以给信号分组，添加颜色，设置波形属性等。 h).  run –all  设定运行时间，run 1000ms等。          i).      在do里可以用 file copy/file delete 来对临时文件进行操作。            至此，modelsim仿真总结完毕。这里仅为了简单记录仿真方法和流程，旨在简单明了，对更深入的和更详细的有待进一步补充。             附件 一 、 testbench 模板   //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Company: // Engineer: // // Create Date: // Design Name: // Module Name: // Target Device: // Tool versions: // Description: //    // Dependencies: //    // Revision: //    // Additional Comments: //    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   `timescale 1ns / 1ps module top_tb;   //*************************Parameter Declarations****************************** parameter    CLK_PERIOD = 20  ;     //clk = 50Mhz   //************************Internal Declarations*********************** //************************** Register Declarations ****************************        reg             clk ; reg             reset;          //********************************Wire Declarations**************************     //******************************Main Body of Code*************************** //--------------------------------- initial reg data --------------------------------- initial          begin            end //---------- Generate Reference Clock input to tb ----------------   initial          begin                    clk = 1'b1;          end   always           #(CLK_PERIOD/2) clk = !clk;   //--------------------------------- Resets ---------------------------------         initial         begin                                                rst_n = 1'b1;             #(10*CLK_PERIOD)         rst_n = 1'b0;             #(100*CLK_PERIOD) rst_n = 1'b1;         end     //----------------------------- Data Transfer---------------------------------   initial begin            #(10*CLK_PERIOD);          @(negedge data)          begin            end end                     //----------------------------- simulation end ---------------------------------      initial begin          #(10*CLK_PERIOD);          if (     )    //end sign                    begin                             $display("------- TEST PASSED -------");                    end          else          begin                    $display("####### ERROR: TEST FAILED ! #######");          end          $stop; end              //------------------------ Instantiate TOP module  ------------------------   top # (          .parameter1   (1),        //          .parameter2   (0)         // ) top_inst (          .a (a),   );   Endmodule ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////     附件二 、 do 模板     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #!/bin/bash #this bash shell document is used to verilog project simulation #author:iyoyoo   echo "***************** end pre-project  ********************************" quit -sim   echo "***************** go to work dir  ********************************" #cd / #cd D:/quartus/EP4CE15F/lcd/simulation    echo "***************** start to  setup work lib************************" vlib work   echo "***************** start to  compile ******************************" vlog -f top_tb.f   echo "***************** set up reference library ***********************" vmap altera_lib  E:/modeltech_10.1a/altera_lib     echo "***************** delet pre-temp files  *************************" #file delete ../simulation/pika_ani.mif #file delete ../simulation/modelsim/top_v.sdo   echo "***************** copy temp file *********************************" #file copy ../source/pika_ani.mif ../simulation/ #file copy ../simulation/modelsim/top_v.sdo ../simulation/     echo "***************** start to  simulation  **************************" #-pli novas.dll   --- for debussy #-sdfmax /top_tb/top=top_v.sdo   -----for post synthesis sim   vsim  -L altera_lib  -novopt  work.top_tb   echo "***************** add signal to  vawe  **************************" do vawe.do   echo "***************** start to  run        ******************************" run -all   echo "***************** delete temp files  ***************************" #file delete ../simulation/pika_ani.mif #file delete ../simulation/modelsim/top_v.sdo ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////     附件三 、 file.f模板     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// +licq_all+ +access+r   //../simulation/modelsim/top.vo   -for post synthesis simulation   ../source/top.v   ../simulation/top_tb.v     +libext+vmd+.v -y      $QUARTUS_ROOTDIR/eda/sim_lib ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////     附件三 、 wave.do模板     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   view signals stucture wave onerror {resume} quietly WaveActivateNextPane {} 0   #-color Green for all signal is green #-color Green Blue Yellow Pink Orchid Red Salmon Orange   # top_tb group add wave -itemcolor Blue -noupdate -expand -group top_tb -format Logic -radix hexadecimal /top_tb/*   # sub group add wave -itemcolor Green -noupdate -expand -group sub -format Logic -radix hexadecimal /top_tb/sub/*   TreeUpdate WaveRestoreCursors {{Cursor 1} {10000 ns} 0} configure wave -namecolwidth 364 configure wave -valuecolwidth 100 configure wave -justifyvalue left configure wave -signalnamewidth 0 configure wave -snapdistance 10 configure wave -datasetprefix 0 configure wave -rowmargin 4 configure wave -childrowmargin 2 configure wave -gridoffset 0 configure wave -gridperiod 1 configure wave -griddelta 40 configure wave -timeline 0 configure wave -timelineunits ps update WaveRestoreZoom {10000 ns} {10000 ns}   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////                  

  Modelsim仿真小结  Iyoyoo     Modelsim的基本仿真流程大致分以下几个步骤：建库、编译工程、前后仿真、调试等。Modelsim仿真既可以在modelsim界面操作，也可以用do文件实现， 这里结合学习的教程、网上看到的资料，和实际遇到的一些问题，分别做一整理小结。   建库     建库包括Altera库和Xilinx库，同时都包括Verilog和VHDL。这里只建了Verilog库，VHDL和Verilog步骤相同。     对于Altera库主要包括lpm元件库、Mega_Function库atera_mf、altera原语库altera_primitive和各器件系列模型库。前三种是调用altera模块的必备库，第四种是进行综合后功能仿真和布线后时序仿真需要的库，和器件系列有关，只选对应系列即可。   Altera库创建和编译步骤如下： 在Modelsim安装目录下 新建文件夹 ，命名altera_lib，以存放编译后的库文件，可以在altera_lib下新建Verilog和VHDL两个子文件夹，分别存放Verilog和VHDL库。 打开Modelsim，新建Library， file -new-library .. 如下图，创建lpm库，路径 E:\modeltech_10.1a\altera_lib\Verilog\lpm   添加库文件，并编译， compile - compile …  ，出现compile source files窗口，library 指定到lpm下，查找范围，选quartus安装目录下… eda\sim_lib目录里的仿真原型文件：220model.v ， 点c ompile ，点done 。 到此，lpm库建立完毕。 同理，建立 altera_mf 库添加 altera_mf.v ，建立primitive库添加altera_primitive.v 建立各系列的模型库，命名可用系列名加_ver“xxx_ver”，也可随意吧，添加各系列的 xxx_atoms.v 。       这里，也可以把以上库放在一个文件夹，这样做简单，一次就搞定，分开也就是条理清楚，没人去看，所以没必要。   修改 modelsim.ini 文件，为的是让modelsim能自动map到已经编译的这些库上。先去掉只读属性，在 和 之间加上：库名=库路径 ，相对路径是相对于modelsim安装路径， modelsim安装路径用$MODEL_TECH表示。       这里所有库都放在E:\modeltech_10.1a\altera_lib下，库名是altera_lib，这里只添加一句：altera_lib = E:\modeltech_10.1a\altera_lib   保存退出，改回modelsim.ini只读属性，防止乱改。至此altera库建立完毕。     Xlinx库创建和编译步骤如下：          相比altera，xilinx建库很方便。xilinx有批处理命令，直接在console命令窗口，输入compxlib命令，调出编译库的窗口，先改掉modelsim安装目录下modelsim.ini只读属性。设置如下图：                     Next，选择语言：            Next，选择需要编译的器件：       Netx  -  next,选择输出路径，launch compile process，等待编译完成。完成后改回modelsim.ini只读属性。至此xilinx库建立完毕。    编译工程      编译工程主要包括：code、testbench、建立工程、建立工程库、映射、编译等。Code主要有code思想和风格，在Verilog部分涉及。Testbench，下边给出一个公用模板，基于这个方便修改，可以根据自己的习惯建一个temp_tb.v。       Modelsim界面编译工程： 新建工程：打开 modelsim ，file - new - project .. ，指定工程名、路径、工程库。   Add existing file   Add testbench file ….   编译， compile – complie all 编译语法查错，直到编译通过。至此编译完毕。   功能和时序仿真       仿真是在编译的基础上，进行的功能调试，包括综合前功能仿真、综合后功能仿真和布局布线后时序仿真。   Modelsim界面综合前仿真：          指定顶层，开始仿真; simulation - start simulation … ，在work 库中，指定testbench，ok，开始仿真。     查看仿真结果，打开 wave ，                     信号，加入wave   运行，查看波形。 Run - run all ….              至此，简单的modelsim界面综合前仿真介绍完毕。   Modelsim界面综合后仿真：          综合后仿真需要quartus综合后的网表文件(以altera为例)， 综合后的网表的生成: quartus 工程名右键 - setting – EDA Tool Setting, 双击 Simulation ，选择EDA软件 modelsim ， 选择输出网表路径，如图     More settings …. 将 Generate netlist for functional simulation only 设置为 ON   保存，全编译。  检查一下 … /modelsim/Psyth/source 里面，可以发现，已经生成了一个 *.vo 文件。 这个就是需要的网表文件。（VHDL 的输出网表是*.vho 后缀名的） e)      将vo文件添加到工程，指定TestBench 文件 top_tb.v ， 同前边一样进行仿真。 得到的仿真结果   Modelsim界面布局布线后仿真：          布局布线后仿真需要综合网表文件和添延时文件*.sdo(Verilog)或*_vhd.sdo(VHDL);   QuartusII 里面设置重新把 Generate netlist for functional simulation only 设置成 OFF 。     指定延时文件          这里 ， region 要为顶层文件在tb 里的例化名 。 运行，查看波形，波形带有延时         用tcl文件.do 进行modelsim仿真     在modelsim中使用do文件是非常方便的进行仿真的一种方法，的项目比较大，特别是几个人分开做的时候，前后模块的联合仿真比较重要，查看的信号比较多，使用了do文件可以自动仿真，省去很多体力活。          下面是编写do文件的一般步骤： a).    quit -sim : 首先退出原来仿真的工程。 b).    cd      : 设置工作目录的路径，就是你所要建立的工作目录work要放在哪里。 c).     vlib work  : 在工作目录下建立一个work目录，请注意不要用操作系统直接新建一 个work的文件夹，因为用操作系统建立的work文件夹并没有modelsim SE自动生成的_info文件。还有个问题是，当你的软件工程里需要用到软核时，可能会需要一些库，但这些库ISE软件中是没有的，此时就需要我们自己新建库了，并映射到当前目录下。我们只自己新建的库一般放在work库前面建立。 d).    vmap work : 将新建的work库映射到当前工作目录下（当前目录就是第一步中的目录了）。其他新建的库也要这样的方法映射。 e).    vlog  +acc –work work “file_path/*.v ” : 编译“file_path”目录下所有.v文件，并将 其添加进工作库（work）中，包括IP生成的V文件也要编译的。或者 ： vlog -f top_tb.f ，top_tb.f是.v的列表文件。编译时可以分开单独编译，但是一定要注意顺序，先编译被调用的文件。在综合后仿真和布局布线后仿真的时候，这里添加综合后网表和tb即可。VHDL 用vcom编译。     对于xilinx工程在仿真的时候还需要用到一个文件，那就是glbl.v这个库文件。它是存放在xilinx安装目录下，我们直接编译它并添加时工作库（work）就可以了。特别需要说明的是，在仿真软核的时候，在XPS软件里点击simulation - generate simulation hdl files会在工程目录中生成一个simulaton文件夹，这个文件夹里的东西就是软核仿真时所需要的仿真文件了。所以我们需把simulaton里所以的v文件都编译一次，这样才能仿真软核。 f).    vsim  -L altera_lib  -novopt  work.top_tb  ： 这是没有调用IP Core时的仿真命令，注意后面的参数top_tb必须为Testbench中的模块名。 布局布线后仿真是这里要指定延时文件，vsim  -L altera_lib  -novopt -sdfmax /top_tb/top=top_v.sdo work.top_tbg).  do vawe.do 运行添加wave tcl，这里可以给信号分组，添加颜色，设置波形属性等。 h).  run –all  设定运行时间，run 1000ms等。  i).      在do里可以用 file copy/file delete 来对临时文件进行操作。            至此，modelsim仿真总结完毕。这里仅为了简单记录仿真方法和流程，旨在简单明了，对更深入的和更详细的有待进一步补充。             附件 一 、 testbench 模板   //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Company: Company Name // Engineer: Iyoyoo // // Create Date: date // Design Name: name_of_top_level_design // Module Name: top_tb // Target Device: target device // Tool versions: tool_versions // Description: //    top_tb for top.v simulation in modelsim // Dependencies: //    sub module.... // Revision: //    v1.0 // Additional Comments: //    This is a testbench temp file for verilog ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   `timescale 1ns / 1ps module top_tb;   //*************************Parameter Declarations****************************** parameter    CLK_PERIOD = 20  ;     //clk = 50Mhz   //************************Internal Declarations*********************** //************************** Register Declarations ****************************        reg             clk ; reg             reset;          //********************************Wire Declarations**************************     //******************************Main Body of Code*************************** //--------------------------------- initial reg data --------------------------------- initial          begin            end //---------- Generate Reference Clock input to tb ----------------   initial          begin                    clk = 1'b1;          end   always           #(CLK_PERIOD/2) clk = !clk;   //--------------------------------- Resets ---------------------------------         initial         begin                                                rst_n = 1'b1;             #(10*CLK_PERIOD)         rst_n = 1'b0;             #(100*CLK_PERIOD) rst_n = 1'b1;         end     //----------------------------- Data Transfer---------------------------------   initial begin            #(10*CLK_PERIOD);          @(negedge data)          begin            end end                     //----------------------------- simulation end ---------------------------------      initial begin          #(10*CLK_PERIOD);          if (     )    //end sign                    begin                             $display("------- TEST PASSED -------");                    end          else          begin                    $display("####### ERROR: TEST FAILED ! #######");          end          $stop; end              //------------------------ Instantiate TOP module  ------------------------   top # (          .parameter1   (1),        //          .parameter2   (0)         // ) top_inst (          .a (a),   );   Endmodule ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////     附件二 、 do 模板     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #!/bin/bash #this bash shell document is used to verilog project simulation #author:iyoyoo   echo "***************** end pre-project  ********************************" quit -sim   echo "***************** go to work dir  ********************************" #cd / #cd D:/quartus/EP4CE15F/lcd/simulation    echo "***************** start to  setup work lib************************" vlib work   echo "***************** start to  compile ******************************" vlog -f top_tb.f   echo "***************** set up reference library ***********************" vmap altera_lib  E:/modeltech_10.1a/altera_lib     echo "***************** delet pre-temp files  *************************" #file delete ../simulation/pika_ani.mif #file delete ../simulation/modelsim/top_v.sdo   echo "***************** copy temp file *********************************" #file copy ../source/pika_ani.mif ../simulation/ #file copy ../simulation/modelsim/top_v.sdo ../simulation/     echo "***************** start to  simulation  **************************" #-pli novas.dll   --- for debussy #-sdfmax /top_tb/top=top_v.sdo   -----for post synthesis sim   vsim  -L altera_lib  -novopt  work.top_tb   echo "***************** add signal to  vawe  **************************" do vawe.do   echo "***************** start to  run        ******************************" run -all   echo "***************** delete temp files  ***************************" #file delete ../simulation/pika_ani.mif #file delete ../simulation/modelsim/top_v.sdo ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////     附件三 、 file.f模板     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// +licq_all+ +access+r   //../simulation/modelsim/top.vo   -for post synthesis simulation   ../source/top.v   ../simulation/top_tb.v     +libext+vmd+.v -y      $QUARTUS_ROOTDIR/eda/sim_lib ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////     附件三 、 file.f模板     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   view signals stucture wave onerror {resume} quietly WaveActivateNextPane {} 0   #-color Green for all signal is green #-color Green Blue Yellow Pink Orchid Red Salmon Orange   # top_tb group add wave -itemcolor Blue -noupdate -expand -group top_tb -format Logic -radix hexadecimal /top_tb/*   # sub group add wave -itemcolor Green -noupdate -expand -group sub -format Logic -radix hexadecimal /top_tb/sub/*   TreeUpdate WaveRestoreCursors {{Cursor 1} {10000 ns} 0} configure wave -namecolwidth 364 configure wave -valuecolwidth 100 configure wave -justifyvalue left configure wave -signalnamewidth 0 configure wave -snapdistance 10 configure wave -datasetprefix 0 configure wave -rowmargin 4 configure wave -childrowmargin 2 configure wave -gridoffset 0 configure wave -gridperiod 1 configure wave -griddelta 40 configure wave -timeline 0 configure wave -timelineunits ps update WaveRestoreZoom {10000 ns} {10000 ns}   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////