ModelSim后仿真 詳細(xì)流程介紹

1、仿真的基本概念后仿真前的基本準(zhǔn)備工作后仿真的基本操作步驟什么是仿真?仿真過(guò)程，是正確實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想是否正確，及在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中各種分布參數(shù)引入后，其設(shè)計(jì)的功能是否依然正確無(wú)誤。仿真的一般性含義是：使用EDA工具，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)際工作情況進(jìn)行模擬，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。什么是仿真?仿真的一般性含義是：使用EDA工具，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)際工作情況進(jìn)行模擬，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。仿真驗(yàn)證是FPGA設(shè)計(jì)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，大家不要忽略。仿真驗(yàn)證工作占設(shè)計(jì)總工作量的仿真驗(yàn)證工作占設(shè)計(jì)總工作量的70%“在這個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)數(shù)百萬(wàn)門的ASIC、可復(fù)用的知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）和系統(tǒng)芯片（SOC）

2、的時(shí)代，仿真驗(yàn)證占到了設(shè)計(jì)總工作量的70%左右。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該配備能夠正確描述仿真驗(yàn)證需求的工程師和專門進(jìn)行驗(yàn)證的工程師。仿真驗(yàn)證工程師的數(shù)量甚至是RTL設(shè)計(jì)人員的兩倍?！?-Writing Testbenches 【美】Janick Bergeron仿真的分類?功能仿真時(shí)序仿真仿真仿真綜合前仿真綜合后仿真布局布線后仿真前仿真后仿真仿真的分類?功能仿真（前仿真）是指在一個(gè)設(shè)計(jì)中， 在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)前對(duì)所創(chuàng)建的邏輯進(jìn)行的驗(yàn)證其功能是否正確的過(guò)程。綜合后門級(jí)功能仿真，綜合工具給出的仿真網(wǎng)表已經(jīng)是與生產(chǎn)廠家的器件的底層元件模型對(duì)應(yīng)起來(lái)了，可估計(jì)門延時(shí)對(duì)電路帶來(lái)的影響。綜合前仿真綜合前仿真綜合后仿真綜合后仿真

3、只能估計(jì)門延時(shí)，不能估計(jì)線延時(shí)，仿真結(jié)果和布線后的實(shí)際情況還有一定的差距，并不十分準(zhǔn)確。由于目前綜合工具比較成熟，一般省去此環(huán)節(jié)的仿真，直接進(jìn)行下一步仿真。這個(gè)階段的仿真可以用來(lái)檢查代碼中的語(yǔ)法錯(cuò)誤以及代碼行為的正確性，其中不包括延時(shí)信息。考慮的是理想化的情況，沒(méi)有門延遲，沒(méi)有布線延遲。只關(guān)注代碼的行為級(jí)功能描述是否正確。仿真的分類?布局布線后仿真（后仿真），即時(shí)序仿真，是指使用布局布線后綜合工具給出的模塊和連線的延時(shí)信息， 在最壞的情況下對(duì)電路的行為作出實(shí)際的評(píng)估。門延時(shí)走線延時(shí)FPGA的實(shí)際工作情況的實(shí)際工作情況一般來(lái)說(shuō)，布局布線后仿真必須進(jìn)行，以此確保設(shè)計(jì)的可靠性和穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)時(shí)序違規(guī)（

4、Timing Violation）。布局布線后仿真（時(shí)序仿真）功能仿真VS布局布線后仿真布局布線后仿真（時(shí)序仿真）12設(shè)計(jì)源代碼和testbench激勵(lì)文件3輸入文件輸入文件擴(kuò)展名為 SDO 或 SDF 的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)延文件（一般用Quartus生成的.sdo文件）從布局布線結(jié)果中抽象出來(lái)的門級(jí)網(wǎng)表（.vo文件）延時(shí)信息 仿真的基本概念后仿真前的基本準(zhǔn)備工作 后仿真的基本操作步驟ModelSim庫(kù)庫(kù)文件，是指已經(jīng)編譯通過(guò)的設(shè)計(jì)文件的總體。ModelSim中有兩種庫(kù)類型：工作庫(kù)工作庫(kù)資源庫(kù)資源庫(kù)1.資源庫(kù)是靜態(tài)不變的，可以作為使用者設(shè)計(jì)的而一個(gè)部分被直接調(diào)用；2.存放著所有可以被當(dāng)前編譯操作調(diào)用的已經(jīng)

5、編譯過(guò)的設(shè)計(jì)單元；3.每次編譯允許同時(shí)調(diào)用多個(gè)資源庫(kù)；4. ALTERA的仿真庫(kù)也屬于資源庫(kù)的一種 Description of the business1.庫(kù)的內(nèi)容會(huì)隨著使用者更新設(shè)計(jì)文件和重新編譯而變化；2.存放當(dāng)前設(shè)計(jì)文件編譯后產(chǎn)生的設(shè)計(jì)單元； 3.編譯前必須先創(chuàng)建好工作庫(kù)； 4.每次編譯只允許有一個(gè)工作庫(kù)； 5.默認(rèn)的工作庫(kù)名是work ModelSim庫(kù)一個(gè)工程里面，資源庫(kù)可以同時(shí)有多個(gè)，PLD 廠家的仿真庫(kù)其實(shí)可以看成資源庫(kù)的一種。我們一般要建四種庫(kù)：調(diào)用了 lpm 元件的設(shè)計(jì)仿真時(shí)需要LPM調(diào)用了 Altera 的MegaFunction的設(shè)計(jì)仿真時(shí)需要altera_mf調(diào)用了

6、Altera 的原語(yǔ)（primitive ）的設(shè)計(jì)仿真時(shí)需要altera_primitive 例如 cyclone. 在仿真中必用的特定型號(hào)的 FPGA/CPLD 的庫(kù)元件庫(kù)ModelSim庫(kù)前三種庫(kù)是調(diào)用了相應(yīng)的ALTERA 設(shè)計(jì)模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真時(shí)必備的庫(kù)。第四種庫(kù)是進(jìn)行綜合后功能仿真和布線后時(shí)序仿真必備的庫(kù)。調(diào)用了 lpm 元件的設(shè)計(jì)仿真時(shí)需要LPM調(diào)用了 Altera 的MegaFunction的設(shè)計(jì)仿真時(shí)需要altera_mf調(diào)用了 Altera 的原語(yǔ)（primitive ）的設(shè)計(jì)仿真時(shí)需要altera_primitive 例如 cyclone. 在仿真中必用的特定型號(hào)的 FPGA

7、/CPLD 的庫(kù)元件庫(kù)ModelSim庫(kù)安裝好Quartus II 后，在其安裝目錄下 alteraquartusedasim_lib 里面存放了所有的仿真原型文件（simulation model files ）。每個(gè) PLD 廠家的開(kāi)發(fā)軟件裝好后都有相應(yīng)的目錄存放這些仿真原型文件。Altera仿真庫(kù)建立步驟1.在ModelSim安裝目錄中建立兩個(gè)文件夾，一個(gè)是用于存放公用的庫(kù)給它取名altera_base_v；另一個(gè)是用于存放您要用到的特定的器件庫(kù)，取名為altera_device。比如，F(xiàn):Modelsim 6.5alteraaltera_base_v F:Modelsim6.5alte

8、raaltera_deviceAltera仿真庫(kù)建立步驟2.啟動(dòng)ModelSim SE。建立兩個(gè)新庫(kù)，從主菜單選擇File-New-Library，選中“a new library and a logical mapping to it”，在“Library Name”填寫“altera_base_v”，Library Physical Name填寫文件夾絕對(duì)路徑，如圖所示。Altera仿真庫(kù)建立步驟3.從主菜單欄中選擇 Compile-Compile，彈出一個(gè)對(duì)話框，點(diǎn)中Library下拉菜單，由“work”改為“altera_base_v”，點(diǎn)中查找范圍下拉菜單，指向 Quartus II

9、 安裝目錄quartusedasim_lib，選中下圖所示中的220model.v、altera_mf.v和altera_primitives.v三個(gè)文件，進(jìn)行編譯。Altera仿真庫(kù)建立步驟 4.同樣的方法步驟編譯altera_device器件庫(kù)。在編譯這個(gè)庫(kù)時(shí)選擇的文件為一些器件文件如圖所示。當(dāng)然為了加快編譯速度，也可以選擇只用到的器件庫(kù)文件。Altera仿真庫(kù)建立步驟5.編譯庫(kù)結(jié)束后，為了在每次新建工程的時(shí)候不需要重新編譯Altera的仿真庫(kù)，需要修改Modelsim的安裝目錄下的modelsim.ini文件。 第一步：選中modelsim.ini文件，右鍵單擊屬性，將只讀屬性去掉。 第

10、二步：用寫字板或其它工具打開(kāi)modelsim.ini文件，在Library這個(gè)位置下面添加如下2行：altera_base_v = F:/Modelsim 6.5/altera/altera_base_valtera_device = F:/Modelsim 6.5/altera/altera_deviceAltera仿真庫(kù)建立步驟5.編譯庫(kù)結(jié)束后，為了在每次新建工程的時(shí)候不需要重新編譯Altera的仿真庫(kù)，需要修改Modelsim的安裝目錄下的modelsim.ini文件。 第一步：選中modelsim.ini文件，右鍵單擊屬性，將只讀屬性去掉。 第二步：用寫字板或其它工具打開(kāi)modelsi

11、m.ini文件，在Library這個(gè)位置下面添加如下2行：altera_base_v = F:/Modelsim 6.5/altera/altera_base_valtera_device = F:/Modelsim 6.5/altera/altera_device第三步：保存文件。 第四步：關(guān)閉modelsim.ini文件后，再次將其只讀屬性打開(kāi)。6.最后，在Library的面板位置鼠標(biāo)右擊選擇Refresh，或者退出modelsim重新啟動(dòng)。Altera仿真庫(kù)建立步驟至此，仿真庫(kù)就完全建好了。 庫(kù)建好后，ModelSim指向任何一個(gè)目錄下或新建任何一個(gè)工程（project ）時(shí)，ALTER

12、A 的仿真庫(kù)都會(huì)出現(xiàn)在資源庫(kù)當(dāng)中，如下圖所示： 仿真的基本概念 后仿真前的基本準(zhǔn)備工作后仿真的基本操作步驟 時(shí)序仿真的流程1.新建一個(gè)project，建立divider_module工程，建立work工作庫(kù)，把quartus II綜合后的simulation文件夾里的幾個(gè)文件一起復(fù)制到當(dāng)前工程目錄下，向工程添加三個(gè)文件divider_module.v， divider_module_tb.v 和 divider_module.vo，如下圖所示。所用例子：divider_module.v時(shí)序仿真的流程2.對(duì)這幾個(gè)文件進(jìn)行全編譯，編譯成功后，結(jié)果如下圖所示。時(shí)序仿真的流程3.選擇菜單欄的 simu

13、latestart simulate，如下圖所示，啟動(dòng)仿真設(shè)置頁(yè)面。選中上面的選項(xiàng)卡中的 Design 再點(diǎn)擊 work 左邊的“+”，選中文件divider_module_tb.v。注意：要把 Enable optimization 前面的勾去掉，即不進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化。時(shí)序仿真的流程4.選中選項(xiàng)卡中的Libraries加載剛才建的庫(kù)，步驟分別是點(diǎn)擊“add”，在彈出的Select Library窗口中，點(diǎn)擊下三角符號(hào)選擇剛才建立的元件庫(kù)“altera_device”,點(diǎn)擊“OK”確定，如下圖所示。注意：此步驟是為該設(shè)計(jì)添加altera的仿真元件庫(kù)，由于沒(méi)有用到altera的lpm，megafunction和原語(yǔ)等，所以沒(méi)有添加之前新建的例外一個(gè)庫(kù)altera_base_v。時(shí)序仿真的流程5.選中選項(xiàng)卡中的SDF，步驟分別是點(diǎn)擊“add”，在彈出的Add SDF Entry窗口中，在SDF File中，點(diǎn)擊“Browse”選擇找到M