原创 ModelSim学习笔记(3)-基本仿真流程

Chapter 3 Basic Simulation

1.设计文件来源：

ModelSim安装目录下的/Examples/Tutorials/verilog/basicSimulation/counter.v and tcounter.v

2.创建work库

a.建立一个新目录，并且把两个设计文件拷贝进去。

b.运行ModelSim软件。选择菜单File->Change Directory，选择刚才的目录。

c.运行菜单File->New->Libary，选择第3项“a new library and a logical mapping to it”，两个name都填work。然后点OK。

此时可以看到，在刚才的目录里面，多了一个work目录和modelsim.ini文件。这些都不要轻易修改和删除。

在ModelSim界面上的Library窗口，可以看到多了一个名为work库。

3.编译设计文件

a.选择菜单Compile->Compile,接着在对话框中选择counter.v和tcounter.v(两个文件都选上，不至于这点电脑操作都不会吧），然后点Compile按钮。等待compile完成，点击done按钮。

b.在Library窗口上，展开work库的，可以看到多了2个Module(counter和test_counter),以及两个Module所在的文件及文件路径。

4.开始仿真及设计优化（这里比较关键）

仿真的过程包括4个概念：

开始仿真(Start Simulation)：此步骤需要选择一个顶层文件。然后ModelSim会自动调用各个子模块及文件，分析所有的信号和过程。

运行仿真（Run)：按照顶层文件中的时间信息，展示testbench描述的过程。

重新运行（Run Restart)：从时间起始点开始运行仿真。

结束仿真（End Simulation)：结束该次仿真。

这里可以用一个形象的例子来描述这几个概念：

开始仿真：导演选择了一个剧本（顶层文件），要进行排练（仿真）。ModelSim就会根据这个剧本，分析出来需要哪些演员，布景道具(Objects)，以及这个剧本分几幕(Processes)来进行排练。

运行仿真：按照剧本开始排练了。排练的过程中可以观察演员的表现(debug).

重新运行：演得不好，重头开始排练。

结束仿真：本次排练结束。

设计优化包括：

不优化：完全不进行设计优化，所有信号可见，但仿真速度较慢（小工程也无所谓了）

优化，信号不可见：进行设计优化，但信号都不可见，速度最快。调试完全依赖于testbench的打印输出。

优化，具有完全可见性：进行设计优化，但又保证所有信号可见，速度较快，调试必备。

优化，自定义可见性：进行设计优化，自定义哪些模块及信号可见。

设计优化功能是用来提高仿真速度。对于小工程，可以选择不优化或者选择优化，完全可见性（full visibility)。

了解了以上概念之后，下面就介绍 “开始仿真+设计优化选择”的两种方式（实际还有更多）

方法一（这个文档上的）：命令行

vopt +acc test_counter -o testcounter_opt  （使用vopt表示进行设计优化，+acc表示完全可见，-o testcounter_opt表示把优化结果输出为新的名字。）

vsim testcounter_opt   （vsim表示开始仿真，名字选择了优化之后的结果)

方法二 （菜单操作）

菜单Simulate->Start Simulation，在对话框中，work下选中顶层仿真文件，下部是设计优化的选择，去掉“Enable optimization"表示不进行设计优化；或者选择"Optimization Options",又打开了一个对话框，选择“Apply full visibility to all modules"，这表示优化并且完全可见。然后两个对话框都点ok即可。

不管用哪种方法，完成以上步骤后，界面出现了很大的变化。出现了sim窗口，Objects窗口，Processes窗口以及Wave窗口。如果有的窗口没出线，直接去菜单View里面选择即可。注意sim窗口在View菜单中的名字为Structure。如果界面被搞乱了，重新把这些窗口打开即可，比如最早的两个窗口Library和Transcript（用来输入命令行的）。

5.运行仿真

确保wave窗口打开。在sim窗口中，选中顶层test_counter,点鼠标右键，选择Add->To Wave->All items in region。在wave窗口中就会出现对应的信号。在sim窗口中选择不同的层次位置，添加的信号也会有所不同。在Objects窗口中，也可以用相同的方法添加信号。一次性添加设计文件中的所有信号也是可以的。具体的信号添加方式就不细说了。

选择菜单Simulate->Run->Run 100，可以看到Wave窗口上出现了100ns的仿真波形。Run -All表示一直运行直到使用Break停止。Run控制有很多菜单按钮可供使用。

6.对源代码的断点和步进控制

运行菜单View->Files，双击counter.v文件，打开了代码窗口。点击行号的右侧，就出现了一个红色的断点。当然很多行是不能加断点的。似乎行号为红色，就表示可以加断点。断点可以disable,enable和删除。

加了断点后，使用菜单Simulate->Run->Restart，对话框点OK,然后重新运行仿真。比如用run -All。运行到断点时就会停止，这时可以在Objects窗口观察各个信号的值，或者在源代码窗口，鼠标移到某个变量上，会出现值的提示。或者使用examine方式。

可以用step按钮进行单步调试

7.仿真结束

仿真结束后，记得要运行菜单Simulate->End Simulation。