原创 如何仿真IP核（建立modelsim仿真库完整解析）

IP核生成文件：（Xilinx/Altera 同）
IP核生成器生成 ip 后有两个文件对我们比较有用，假设生成了一个 asyn_fifo 的核，则asyn_fifo.veo 给出了例化该核方式（或者在 Edit－>Language Template->COREGEN 中找到verilog/VHDL 的例化方式）。asyn_fifo.v 是该核的行为模型，主要调用了 xilinx 行为模型库的模块，仿真时该文件也要加入工程。（在 ISE中点中该核，在对应的 processes 窗口中运行“ View Verilog Functional Model ”即可查看该 .v 文件）。如下图所示。
  
 
1． 在 ISE 集成环境中仿真 IP核
IP 核应该在新建的工程中进行仿真与例化；在原工程中可以例化使用，但好像不能直接对它加 testbench 后进行仿真。如下两图所示。 
  
  图 1：直接在工程中对 ip核加 testbench 仿真时出错
 
图 2：新建工程单独对 ip核仿真
 
2．在 modelsim中仿真 ip 核
a．在 modelsim中编译库（Xiliinx）
（1）在$Modeltech_6.0d/Xilinx_lib_tt下新建文件夹 Xilinx_lib（$代表安装盘符）
（2）打开 Modelsim->File->Change Diriectory，将路径指向刚才新建的文件夹 Xilinx_lib，这样 Xilinx 编译的所有库都将会在该文件夹下。
（3）编译 Xilinx 库。在$Xilinx->verilog->src 下有三个库“simprims”，“unisims”和“xilinxcorelib”。在 modelsim 的 workpace 窗口 Library 属性中点右键->new->library（或在File 菜单下 new->libary），输入库名（自定义）如 Xilinx_lib_tt，这样在 workpace library 属性下就可看到 Xilinx_lib_tt 了。
（4）modelsim 中选中 compile，在弹出的对话框中，library 选择刚才新建的 xilinx_lib_tt，查找范围为 xilinx 库（$Xilinx/verilog/src/），如 XilinxCoreLib，选中文件编译即可。

b． 在 modelsim中加载已编译的库
当要在 modelsim 中仿真带有 ip 核的设计时，需要加载对应公司的库才能仿真。仿真Xilinx 公司ip 核时需要在原工程文件中加入 ip 核的行为描述文件（<核名>.v）。
如果工程文件直接包含在 xilinx“ XilinxCoreLib” library中，则可直接进行仿真。
如果工程文件开始默认包含在“work”library 中，则需要在 Simulation->Start Simulation->library 中添加已编译的库，如图示。这样就可以对 ip 核进行仿真了。
 
   aa．在 modelsim中编译 Altera 的库与 Xilinx方法一样
   bb．在 modelsim中对 ip 核进行仿真，与 xilinx 一致；首先需要在 modelsim工程中加入设计文件，testbench 文件以及核的行为描述文件（<核名>.v）；其次，自 File 菜单中更改库路径指向已编译的 altera库路径（否则原先编译的 altera 库将变为不可用，unavailable），这
时原先编译的库将变为可用，然后在 Simulation->Start Simulation->library中添加库路径（同Xilinx，图4，图附 3）。
 
图 3：编译xilinx 库 
  
                              
图 4：加入库进行核仿真
 
使用 modelsim 进行仿真，相对在 ISE 或 Quartus 中直接调用 modelsim，至少有三个好处：

1. 
   
2.   速度快。仿真必然会不停的修改设计，每次修改设计后在 ISE 中需要重新综合后才能调用 modelsim；而在 Quartus 中时间花费更多，它还要等布局布线完成了才能调用。这样每次等待是件很痛苦的事。而直接在 modelsim 里面仿真，修改后只要重新编译即可仿真，速度要快的多。不过这样有一个坏处，那就是设计不一定是可综合的。但只要我们编程时时刻遵循可综合设计规则，培养良好的编程风格，这个缺点影响可减到最低。
   
3.   调试方便。在 ISE/Quartus 中调用 modelsim仿真只能看到输入输出信号，而对于设计的中间信号/变量，特别是ip核的内部信号/变量无法观测。而在modelsim中直接仿真可以观测设计中出现的任何信号/变量无和 ip 核内的任何信号/变量，这样我们设计的数据流向就可以很清楚的表示出来，还可以检测不同编程方式的处理效果，极大的方便了调试。
   
4.   修改参数方便。在 modelsim中仿真 ip 核时需要将该 ip 核的行为描述文件加入到工程中去。修改该行为描述文件中 ip 核的参数可以方便的更改 ip 核特性。

附 A：在 ISE/Quartus中直接调用 modelsim。
 
a．先安装 ISE，再安装 modelsim，则 modelsim会自动嵌入到 ISE 中去，如图附 1。ISE集成环境下：Edit->Preferences->Integrated Tools可以设置常用的第三方仿真，综合工具。 
                                
图附 A1：ISE 中调用 modelsim
 
b．直接在 ISE 中编译库
    除了可以用前面介绍的方法自己编译ISE的库外，还可以在ISE环境下自动编译库，编译完成之后将会自动嵌入到 modelsim的 libarary中去，非常方便。 

    编译之前，首先把modelsim的属性文件 modelsim.ini（$Modeltech_6.0d/modelsim.ini）的“只读”属性去掉，否则每次都要重新编译。然后在 ISE 环境下新建一个工程，选中芯片型号，在出现的 process 窗口中可以看到“Desin Entry Utilities”，展开它可以看到“Compile HDL Simulation Libraries”，双击它即可自动编译 ISE 的库（要确保 Process属性窗口中“Target Simulator”正确设置为“Modelsim SE”，如图附 2）；编译好的库放在$Xilinx/Verilog/mti_se/ 下（在 modelsim中仿真 ip 核需添加库时指向该路径即可，如图附 3）。
                              
图附 2：ISE中编译库
                          
图附 3：ISE中编译库后自动在 modelsim里加载

aa．在 Quartus 中设置第三方工具
     在 Quartus 环境下：Assignment->EDA Tool Settings->….如图附 3 所示，在“EDA Tool Settings”下拉框中选择“Simulation”窗口，设置“Tool name”（如 Modelsim（verilog）），并选中下面的“Run this tool automatically after compliation”。这样每次 Quartus 综合完之后将会自动调用 modelsim仿真了。同时要注意，在“More Setting”中“command/macro file”应选为“None”，否则当你使用别的 testbench 时，调用将会出错。 
 
bb．在 Quartus 中自动编译库：  尚未发现有此方法，暂时只能由用户自己编译。
 
附 B：Xilinx/Altera 库文件
a． 与 Xilinx 相关的库有三个：
（编译路径：$Xilinx/Verilog/src/(XilinxCoreLib, unisims,simprims)，编译时可改名）
-L 表示仿真时需要的库文件。（下面的命名方式可以使 Modelsim对库进行准确映射）
Xilinxcorelib_ver            对应 Xilinx 提供的软核的功能仿真库；
Unisims_ver                 对应使用 ECS所做的原理图的功能仿真库；
Simprims_ver                对应项目布局布线以后的时序仿真库。
 
b． 与 Altera 相关的库暂时只用到一个（Altera 的用的还不熟哦^_^）：
（编译路径：$Quartus50/eda/sim_lib）
命名方式可以任意