Modelsim 仿真方法總結(jié)

1、 Modelsim 仿真方法總結(jié)Modeling 仿真工具是Model公司開發(fā)的。它支持Verilog、VHDL以及他們的混合仿真。Modelsim各版本的使用方法大體一致，Modelsim仿真主要分為前仿真和后仿真。下面來(lái)具體介紹modelsim的仿真方法，涉及quartus-modelsim聯(lián)合（使用）仿真的差異會(huì)特別提示。前仿真與后仿真說(shuō)明1.1 前仿真前仿真也稱為功能仿真、行為仿真。旨在驗(yàn)證電路的功能是否符合設(shè)計(jì)要求，其特點(diǎn)是不考慮延遲（包括門延遲與線延遲），主要驗(yàn)證電路與理想情況是否一致。前仿真需要用到RTL級(jí)代碼(由源代碼經(jīng)過(guò)綜合后產(chǎn)生）與Testbench。1.2）后仿真后仿真也

2、稱為時(shí)序仿真或者布局布線仿真。是指在電路已經(jīng)映射到特定的工藝環(huán)境以后，綜合考慮門延遲與線延遲的影響，驗(yàn)證電路在一定的時(shí)序條件下是否存在時(shí)序違規(guī)以及能否滿足設(shè)計(jì)構(gòu)想的過(guò)程。需要用到的文件是從布局布線結(jié)果中抽象出來(lái)的門級(jí)網(wǎng)表、testbench和后綴名為sdo或者sdf的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)延文件。注：擴(kuò)展名為sdo和sdf的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)延文件包含門延遲與實(shí)際布線延遲，能較好的反應(yīng)芯片的實(shí)際工作情況。二）modelsim仿真主要有以下幾個(gè)步驟：（1）建立庫(kù)并映射庫(kù)到物理目錄；（2）編譯源代碼（包括Testbench)；（3）執(zhí)行仿真；解釋：庫(kù)：modelsim中有兩類仿真庫(kù)。一種是工作庫(kù)，默認(rèn)名為work;另一種是資

3、源庫(kù)。Work庫(kù)中存放當(dāng)前工程下所有已經(jīng)編譯過(guò)的文件，所以編譯前一定要建立一個(gè)work庫(kù)。資源庫(kù)存放work庫(kù)中已經(jīng)編譯文件所要調(diào)用的資源，這樣的資源可能有很多，它們被存放在不同的資源庫(kù)內(nèi)。（例如要想對(duì)綜合在cyclone芯片中的設(shè)計(jì)做后仿真，就需要有一個(gè)名為cyclone_ver的資源庫(kù)。）映射庫(kù)用于將已經(jīng)預(yù)編譯好的文件所在目錄映射為一個(gè)modelsim可識(shí)別的庫(kù)。（此即是為仿真庫(kù)建立一個(gè)邏輯映像的行為過(guò)程，后面會(huì)提到，在modelsim中新建庫(kù)時(shí)，create a new library and a logical mapping to it或a map to an existing li

4、braryd的提示)上述三個(gè)步驟是大的框架，前仿真和后仿真均是按照這個(gè)框架進(jìn)行的，建立modelsim工程對(duì)前后仿真來(lái)說(shuō)都不是必須的。下面分別介紹每一步的操作。2.1）建立庫(kù)在執(zhí)行一個(gè)仿真前先建立一個(gè)單獨(dú)的文件夾，將操作對(duì)象文件放在該文件夾下面。然后啟動(dòng)modelsim軟件將modelsim當(dāng)前路徑改動(dòng)到此文件下。修改方法是FileChange Directory。注意：上面說(shuō)的是獨(dú)立運(yùn)行modelsim仿真的情況。當(dāng)采用quartus聯(lián)合modelsim仿真時(shí)，在quartus里面設(shè)置第三方EDA仿真工具后，編譯成功會(huì)自動(dòng)在quartus工程目錄下面創(chuàng)建一個(gè)simulationmodelsi

5、m的文件夾，此文件夾等同于獨(dú)立運(yùn)行moddelsim仿真時(shí)最先建立的文件夾。另quartus聯(lián)合modelsim仿真，modelsim默認(rèn)路徑即為其自動(dòng)創(chuàng)建文件夾simulationmodelsim下，不必人為更改。啟動(dòng)modelsim后，建立仿真庫(kù)。點(diǎn)擊filenewlibrary,出現(xiàn)對(duì)話框，選擇a new library and a logical mapping to it(已默認(rèn)），在library name 中輸入要?jiǎng)?chuàng)建庫(kù)的名稱。總結(jié)步驟為：?jiǎn)?dòng)modelsim-點(diǎn)擊file-chang directory(如需更改路徑的話）；再file-new-（project）-library

6、，進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。即可。2.2）編寫源代碼及testbench;在編寫目標(biāo)測(cè)試文件(testbench)之前，我們先寫完目標(biāo)文件（既可在quartus中編寫，也可以在modelsim中編寫），把它編譯進(jìn)工作庫(kù)。（當(dāng)然此步也可以等到和測(cè)試文件寫完以后一起編譯）。源代碼的編寫就不用介紹了，下面介紹編寫testbench的兩種方法。A) 可以在modelsim內(nèi)直接編寫測(cè)試文件，而且modelsim提供各種testbench模板，我們只需更改其中小部分即可。在modelsim中執(zhí)行FileNewSourceLibrary或者直接點(diǎn)新建文件，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)verilog（或VHDL)文本編輯頁(yè)面，編輯測(cè)試文

7、件即可。另modelsim中提供各種測(cè)試文件模板，直接拿過(guò)來(lái)用會(huì)減少工作量。在verilog文本編輯頁(yè)面空白處右鍵點(diǎn)擊Show Language Templates,然后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)加載工程，接著在剛才文本編輯窗口左邊出現(xiàn)一個(gè)Language Templates窗口，雙擊Creat Testbench會(huì)出現(xiàn)一個(gè)創(chuàng)建向?qū)Вx擇Specify Design Unit工作庫(kù)下，work工作庫(kù)中的目標(biāo)文件（即為目標(biāo)文件配套testbench）,點(diǎn)Next?？梢灾付═estbench的名稱以及要編譯到的庫(kù)等，此處我們使用默認(rèn)設(shè)置直接點(diǎn)Finish。這時(shí)在Testbench內(nèi)會(huì)出現(xiàn)對(duì)目標(biāo)文件的各個(gè)端口的定義

8、還有調(diào)用函數(shù)接下來(lái)，設(shè)計(jì)者可以自己往Testbench內(nèi)添加內(nèi)容了，我們只需更改其中的少量部分，即可完成testbench,然后保存為.v格式即可。按照前面的方法（點(diǎn)中文件后右鍵，選中compile即進(jìn)行該文件的編譯，或者點(diǎn)擊菜單欄中的compile菜單，然后選中要編譯的文件）把Testbench文件也編譯到工作庫(kù)中。B) 在 Quartus內(nèi)編寫并編譯 Testbench ，之后將Testbench 和目標(biāo)文件放在同一個(gè)文件夾下，按照前面的方法把 Testbench 文件和目標(biāo)文件都編譯到工作庫(kù)中之后。另如果在工作庫(kù)中沒(méi)有該文件(在Testbench文件沒(méi)有端口的情況下)，則在Simulat

9、eStart Simulate卡片中去掉優(yōu)化選項(xiàng)Enable optimization之后再重新編譯，即可在工作庫(kù)中找到該文件。三）執(zhí)行仿真（分別說(shuō)明前仿真和后仿真）3.1）前仿真前仿真相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單些，在執(zhí)行到上面一步，把需要的文件編譯到作庫(kù)后，我們只需點(diǎn)simulationstart simulation或快捷按鈕。會(huì)出現(xiàn)startsimulation對(duì)話框，點(diǎn)擊Design標(biāo)簽選擇work庫(kù)（工作庫(kù)）中的測(cè)試文件然后點(diǎn)ok既可以。在主界面中會(huì)多出來(lái)一個(gè)Objects窗口，里面顯示 Testbench 里定義的所信號(hào)引腳,在Workspace里也會(huì)多出來(lái)一個(gè)Sim標(biāo)簽。右鍵點(diǎn)測(cè)試文件，選擇A

10、dd-Add to Wave，然后將出現(xiàn)Wave窗口，現(xiàn)在就可以仿真了。3.2）后仿真后仿真與前仿真步驟大體相同，只不過(guò)中間需要添加仿真庫(kù)（和所選器件資源庫(kù)，例如在原理圖文件中用到IP core,我們這里就要把相關(guān)的_mf.v庫(kù)加進(jìn)來(lái)。）網(wǎng)表和延時(shí)文件的步驟。后仿真的前提是quartus已經(jīng)對(duì)要仿真的目標(biāo)文件進(jìn)行編譯，注意引腳的分派。并生成modelsim仿真所需要的.vo文件(網(wǎng)表文件)和.sdo文件（時(shí)延文件）。具體操作過(guò)程又有兩種方法，一種是通過(guò)Quartus調(diào)用Modelsim，Quartus在編譯之后自動(dòng)把仿真需要的.vo文件以及需要的仿真庫(kù)加到modelsim中，操作簡(jiǎn)單；一種是手

11、動(dòng)將需要的文件和庫(kù)加入modelsim進(jìn)行仿真，這種方法可以增加主觀能動(dòng)性，充分發(fā)揮modelsim的強(qiáng)大仿真功能。A) 通過(guò)quartus調(diào)用modelsim;使用這種方法時(shí)首先要對(duì)Quartus進(jìn)行設(shè)置。 先運(yùn)行Quartus，打開要仿真的工程，點(diǎn)菜單欄的Assignments，點(diǎn)EDA Tool settings，選中左邊Category中的Simulation.，在右邊的Tool name中選ModelSim(Verilog),選中下面的Run Gate Level Simulation automatically after complication。Quartus中的工程準(zhǔn)備好之后

12、點(diǎn)擊start complication按鈕，此時(shí)modelsim會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，而quartus處于等待狀態(tài)（前提是系統(tǒng)環(huán)境變量中用戶變量中PATH要設(shè)置好modelsim安裝路徑）。而且work庫(kù)中出現(xiàn)了需要仿真的文件。Modelsim自動(dòng)將quartus生成的.vo文件編譯到work庫(kù)，并建立相應(yīng)的資源庫(kù)。編寫測(cè)試臺(tái)程序，最好放在生成的.vo文件所在的目錄，以方便在需要手動(dòng)仿真時(shí)使用。點(diǎn)Compile在出現(xiàn)的對(duì)話框中選中剛寫好的測(cè)試文件，然后點(diǎn)Compile按鈕,編譯結(jié)束后點(diǎn)Done，這時(shí)在Work庫(kù)中會(huì)出現(xiàn)測(cè)試臺(tái)文件。點(diǎn)擊simulate-Start Simulation或快捷按鈕 會(huì)出現(xiàn)

13、start simulate對(duì)話框。點(diǎn)擊Design標(biāo)簽選擇Work庫(kù)下的測(cè)試文件，然后點(diǎn)擊Libraries標(biāo)簽在Search Library中點(diǎn)擊Add按鈕，選擇仿真所需要的資源庫(kù)（如果不知道需要選擇哪個(gè)庫(kù)，可以先直接點(diǎn)Compile看出現(xiàn)的錯(cuò)誤提示中說(shuō)需要的庫(kù)名，然后再重復(fù)上述步驟）。再點(diǎn)start simulate對(duì)話框的SDF標(biāo)簽。在出現(xiàn)的對(duì)話框的SDF File框內(nèi)加入.sdo時(shí)延文件路徑。在Apply To Region框內(nèi)有一個(gè)“/”， 在“/”的前面輸入測(cè)試臺(tái)文件名，在它的后面輸入測(cè)試臺(tái)程序中調(diào)用被測(cè)試程序時(shí)給被測(cè)試程序起的名稱。(一般為DUT）B) 手動(dòng)仿真；手動(dòng)仿真需要自

14、己添加文件和編譯庫(kù)，但可以充分發(fā)揮modelsim強(qiáng)大的仿真功能。操作時(shí)也要先對(duì)quartus進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置與前面相同只是不要選中Run Gate Level Simulation automatically after complication。然后啟動(dòng)modelsim，將當(dāng)前路徑改到工程文件夾simulationmodelsim下。向該文件夾中手動(dòng)添加所需要的仿真文件，包括.vo文件、相關(guān)芯片資源庫(kù)（后綴_atoms.v）以及原理圖情況下的IP core相關(guān)資源（后綴-mf.v）。然后在modelsim中點(diǎn)編譯，將這些文件編譯到工作庫(kù)下，點(diǎn)擊simulate-Start Simulation或快捷按鈕 會(huì)出現(xiàn)start simulate對(duì)話框。這里和A情況相比只有Libraries標(biāo)簽在Search Library時(shí)不一樣，其余2項(xiàng)都一樣。Libraries標(biāo)簽在Search Library下選