ModelSim全套中文手冊

這是獻(xiàn)給大家的第二篇，文章詳細(xì)說明了本人近一年來，自己摸索出來的一套仿真工作流程。接觸過Modelsim這類軟件的朋友可能都會(huì)感覺上手比較困難，原因有二：一、對仿真機(jī)制不了解，對基于source+testbench的工作流程不熟悉（大多數(shù)朋友接觸FPGA仿真可能以waveform的方式）；二、對軟件的安裝和使用不熟悉，Modelsim軟件破解和平時(shí)常用軟件相比要麻煩一些，也不像常用軟件那樣易于上手。即使入門了，也不一定能夠熟練使用，相信很多朋友后仿過程中都碰到過back-annotation error的問題:)與大家一樣，我也是這樣一步步摸索出來的……
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　　設(shè)計(jì)語言完全采用verilog, 設(shè)計(jì)工具采用ModelSim + Debussy。目前我的工作平臺是Windows, 使用的版本是ModelSim6.2a + Debussy5.3v9。

????? 為了便于管理，在文件夾的管理上采用分級管理。舉一個(gè)例子：如果頂層模塊是A1；A1劃分為B1，B2，B3；B1又劃分為C1，C2，B2劃分為C3， C4，B3劃分為C5，C6。那么一共建立10個(gè)文件夾，分別命名為A1, B1, B2, B3, C1, C2, C3, C4, C5, C6。在各文件夾中存放相應(yīng)的設(shè)計(jì)源文件.v和testbench文件.v，這樣可以避免單個(gè)文件夾中文件過多，給管理上帶來不便。

????? ModelSim有三種操作模式：GUI、Command-line和Batch。GUI模式比較麻煩，又要敲鍵盤，又要點(diǎn)鼠標(biāo)，對我這樣的懶人不合適:)而且初學(xué)者在做后仿的時(shí)候，.sdf文件的back-annotation比較難掌握。我推薦的是采用編寫.do文件或.bat文件的工作方式。. do文件的編寫可以參照ISE自動(dòng)生成的.fdo(功能仿真)和.tdo(后仿)文件。通過ISE調(diào)用ModelSim進(jìn)行仿真，在工程的文件夾下會(huì)生成 *.fdo和*.tdo的文件，用編輯器打開文件查看，是諸如此類的一些命令：
??? ## NOTE: Do not edit this file.
??? ## Auto generated by Project Navigator for Post-PAR Simulation
??? ##
??? vlib work
??? ## Compile Post-PAR Model
??? vlog? "C:/test/netgen/par/shift_reg_timesim.v"
??? vlog? "testbench.v"
??? vlog? "C:/Xilinx/verilog/src/glbl.v"
??? vsim -novopt +maxdelays? -L simprims_ver -lib work testbench glbl
??? do {testbench.udo}
??? view wave
??? add wave *
??? add wave .glbl.GSR
??? view structure
??? view signals
??? run 10us
??? ## End
????? 這些命令并不一定都要寫上，可以根據(jù)自己的需要加以精簡，比如一個(gè)功能仿真的fsim.do文件如下所示：
???
??? vlib work
??? vlog? "PCMSyn.v"
??? vlog? "Timing.v"
??? vlog? "Search.v"
??? vlog? "FSM.v"
??? vlog? "test.v"
??? vsim -t 1ns -lib work test
??? view wave
??? add wave *
??? view structure
??? view signals
??? run 4ms
????? 用ModelSim也可以查看波形圖和進(jìn)行調(diào)試，但是Debussy查錯(cuò)比較方便，下面說明如何利用ModelSim和Debussy進(jìn)行仿真和調(diào)試。
????? 在testbench文件中initial begin后需添加兩條語句：
??? $fsdbDumpfile("test.fsdb");???? //文件名隨便起
??? $fsdbDumpvars;

????? 點(diǎn)擊圖標(biāo)或在cmd下敲vsim啟動(dòng)ModelSim GUI，在Transcript窗口cd到該模塊的文件夾下，運(yùn)行do *.do(*.do為仿真的do文件，比如fsim.do)。ModelSim有個(gè)不好的地方，如果仿真波形不對，可能需要查看中間信號以便定位錯(cuò)誤，這時(shí)用add wave命令添加中間信號后，需要重新run一次，才能看到這些中間信號的值。而采用Debussy查看ModelSim生成的.fsdb文件的話，添加信號后立即就可看到值，給調(diào)試帶來很大的方便。另外，Debussy還有個(gè)很有用的功能叫做active annotation，在nWave窗口點(diǎn)擊波形圖上的不同時(shí)間點(diǎn)，nTrace和nScheme的源代碼和示意圖上的表示出的信號值會(huì)隨之變化，也大大方便了查錯(cuò)。關(guān)于Debussy的使用方法，請大家參考幫助文檔，我只結(jié)合自己使用的經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)2點(diǎn)：
????? 1.在打開.fsdb文件之前，先在nTrace窗口Import Design一下，選擇From File，Add所有相關(guān)的設(shè)計(jì)源文件和testbench文件，否則在nWave窗口打開.fsdb文件，用Get Signal添加信號后會(huì)顯示NF。另外，在Get Signal之前請將ModelSim關(guān)掉，否則好像還是會(huì)顯示NF。
????? 2.再強(qiáng)調(diào)一遍，Import Design的時(shí)候要將testbench文件也添加進(jìn)去，否則啟動(dòng)active annotation后，所有信號都會(huì)顯示NF!這個(gè)問題曾郁悶了我很久，所以特別提出來。

????? 可能大家都發(fā)現(xiàn)ModelSim的主要作用是產(chǎn)生.fsdb文件，我們并沒有用它來進(jìn)行查錯(cuò)，完全沒必要啟動(dòng)GUI。這個(gè)問題我思考了很久，最后在網(wǎng)友 hamamdu的幫助下解決了這個(gè)問題。用文本編輯器生成一個(gè).bat文件，文件內(nèi)容和.do文件差不多，不過語句到vsim命令為止，此外vsim命令也要做一些修改，添加-c參數(shù)。下面給出一個(gè).bat的例子：
??? vlib work
??? vlog? "PCMSyn.v"
??? vlog? "Timing.v"
??? vlog? "Search.v"
??? vlog? "FSM.v"
??? vlog? "test.v"
??? vsim -c work.test
????? 運(yùn)行這個(gè).bat文件后，將會(huì)出現(xiàn)VSIM 1>提示，這時(shí)輸入run 4ms，回車，將提示fsdb文件產(chǎn)生好了。
????? 經(jīng)我試驗(yàn)，開啟Optimization后，對Command-line操作模式?jīng)]有影響，但是最后一條語句不可寫成vsim -c test，雖然這樣也可產(chǎn)生fsdb文件，但是啟動(dòng)active annotation后Debussy軟件會(huì)報(bào)錯(cuò):(
????? 寫的比較倉促，大家試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)什么問題，請及時(shí)提出來:)