原创 [轉]如何使用ModelSim對Megafunction或LPM作仿真? (SOC) (MegaCo

http://www.cnblogs.com/oomusou/archive/2009/02/17/modelsim_megafunction.html

Abstract
在FPGA開發中，常會用到Altera所提供的Megafunction與LPM加速開發，這要如何使用ModelSim作仿真呢?

Introduction
使用環境：Quartus II 8.1 + ModelSim-Altera 6.3g_p1 + ModelSim SE 6.3e

在(筆記) 如何使用ModelSim作前仿真與後仿真? (SOC) (Quartus II) (ModelSim)中，提到如何使用ModelSim對Verilog作仿真，包含前仿真與後仿真，若使用了Altera的Megafunction與LPM，則仿真的方法稍有不同，本文分別使用ModelSim-Altera與ModelSim SE，並對Megafunction：dcfifo作仿真。

my_dcfifo.v / Verilog
使用MegaWizard產生的dcfifo。

my_dcfifo_tb.v / Verilog
dcfifo的testbench。

使用ModelSim-Altera與其自帶的precompiled library作仿真
使用GUI
Step 1：
改變預設目錄

File -> Change Directory

Step 2：
建立work library

Step 3：
編譯Verilog

Compile -> Compile ...

Step 4：
開始仿真

Simulate -> Start Simulation

在Design tab指定testbench。

在Libraries tab，將Altera的precompiled library加入，220model是LPM、而altera_mf是Megafunction的precompiled library。完整的說明請參考ModelSim Precompiled Libraries。

Step 5：
加入觀察信號

在Objects window按滑鼠右鍵，Add to Wave -> Signals in Region

Step 6：
執行仿真

設定300 ns，run。

使用TCL script

Step 2到Step 6的GUI，可使用以下TCL script取代。

使用ModelSim SE，每次仿真自行編譯Megafunction與LPM
若沒安裝ModelSim-Altera，只安裝ModelSim SE，就沒有Altera提供的precompiled library可用，這時若要對有使用Megafunction與LPM的code作仿真，就必須自行編譯。

使用GUI
Step 1：
將220mdel.v與altera_mf.v複製到目錄下

將C:\altera\81\quartus\eda\sim_lib\目錄下的220model.v與altera_mf.v複製到專案目錄下。

Step 2：
改變預設目錄

File -> Change Directory

Step 3：
建立work library

Step 4：
編譯Verilog

編譯220model.v與altera_mf.v需要一些時間。

Step 5：
開始仿真

Simulate -> Start Simulation

在Design tab指定testbench，與ModelSim-Altera不一樣的是不能勾選Enable optimization，因為選了之後，所有在Objects window的信號會被優化掉，而無法選取。

Step 6：
加入觀察信號

在Objects window按滑鼠右鍵，Add to Wave -> Signals in Region

Step 7：
執行仿真

設定300 ns，run。

使用TCL script

Step 2到Step 7的GUI，可使用以下TCL script取代。

使用ModelSim SE，將Megafunction與LPM編譯成library，日後不必重新編譯
以上的方法雖可行，不過必須每次重新編譯Megafunction與LPM，較花時間，可將Megafunction與LPM先獨立編譯成library，以後就不用重新編譯。

使用GUI
Step 1：
建立獨立altera_lib目錄，將220model.v與altera_mf.v複製到此目錄。

Step 2：
改變預設目錄到altera_lib

File -> Change Directory

Step 3：
建立LPM library

Step 4：
編譯Verilog

需要一些時間編譯。

Step 5：
建立Megafunction library

Step 6：
編譯Verilog

需要一些時間編譯，如此已經建立好2個library。

Step 7：
改變預設目錄到含my_dcfifo.v與my_dcfifo_tb.v的目錄

File -> Change Directory

Step 8：
建立work library

Step 9：
編譯Verilog

Step 10：
開始仿真

Simulate -> Start Simulation

在Design tab指定testbench，與ModelSim-Altera不一樣的是不能勾選Enable optimization，因為選了之後，所有在Objects window的信號會被優化掉，而無法選取。

在Libraries tab加入剛剛編譯的lib。

此時速度就很快，因為LPM與Megafunction兩個lib已經編譯過了。

Step 11：
加入觀察信號

在Objects window按滑鼠右鍵，Add to Wave -> Signals in Region

Step 12：
執行仿真

設定300 ns，run。

使用TCL script
Step 3到Step 6的GUI，可使用以下TCL script取代。

Step 8到Step 12的GUI，可使用以下TCL script取代。

使用ModelSim SE，將Megafunction與LPM所編譯的library建立永久的library mapping
既然已經為LPM與Megafunction建立了library，可以透過(筆記) 如何為ModelSim加入永久性的library mapping? (SOC) (ModelSim)的技巧，建立永久的library mapping。將C:\Modeltech_6.3e\modelsim.ini修改成如下所示：

第10行與第11行就是所加入的library mapping。如此只要一執行ModelSim SE，就可以看到LPM與Megafunction都已經mapping上了。

之後的模擬與之前的介紹一樣，唯library選擇比較方便。

完整程式下載
dcfifo_sim_modelsim_ae_gui.7z (ModelSim-Altera使用GUI版本)
dcfifo_sim_modelsim_ae_tcl.7z (ModelSim-Altera使用TCL script版本)
dcfifo_sim_modelsim_se_compile_gui.7z (ModelSim SE使用GUI版本)
dcfifo_sim_modelsim_se_compile_tcl.7z (ModelSim SE使用TCL script版本)
altera_lib.7z (ModelSim SE使用GUI建立library版本)
dcfifo_sim_modelsim_se_lib_gui.7z (ModelSim SE使用GUI使用library版本)
altera_lib_tcl.7z (ModelSim SE使用TCL script建立library版本)
dcfifo_sim_modelsim_se_lib_tcl.7z (ModelSim SE使用TCL script使用library版本)

Conclusion
對Megafunction與LPM作仿真，有3種方法：
1.使用ModelSim-Altera與其自帶的precompiled library作仿真。
2.使用ModelSim SE，每次仿真自行編譯Megafunction與LPM。
3.使用ModelSim SE，將Megafunction與LPM編譯成library，日後不必重新編譯，並可自行修改modelsim.ini，以便日後使用。

另外ModelSim-Altera與ModelSim SE的TCL script，在參數上稍有不同。

Reference
EDA先鋒工作室，王誠，吳繼華，范麗珍、薛寧，薛小剛 著，2005，Altera FPGA/CPLD設計 (基礎篇)，人民郵電出版社
ModelSim Precompiled Libraries
Performing a Functional Simulation with the ModelSim-Altera Software