ModelSim仿真入門


ModelSim仿真入門之一:軟件介紹

編寫這個教程之前,為了讓不同水平階段的人都能閱讀,我盡量做到了零基礎入門這個目標,所有的操作步驟都經過縝密的思考,做到了詳細再詳細的程度。

如果您是FPGA開發方面的初學者,那么這個教程一定能夠幫助你在仿真技術上越過新人的台階;如果您是FPGA開發的老手,這篇文檔也並非對您沒有幫助,您可以把教程發給其他剛入門的同事,免去您親自上陣指導的麻煩,把主要的精力放在更有價值的地方。

   

一、FPGA設計仿真驗證簡介

    嚴格來講,FPGA設計驗證包括功能仿真、時序仿真和電路驗證,它們分別對應整個開發流程的每一個步驟。仿真是指使用設計軟件包對已實現的設計進行完整的測試,並模擬實際物理環境下的工作情況。

功能仿真是指僅對邏輯功能進行模擬測試,以了解其實現的功能是否滿足原設計的要求,仿真過程沒有加入時序信息,不涉及具體器件的硬件特性,如延時特性等,因此又叫前仿真,它是對HDL硬件描述語言的功能實現情況進行仿真,以確保HDL語言描述能夠滿足設計者的最初意圖。

時序仿真則是在HDL可以滿足設計者功能要求的基礎上,在布局布線后,提取有關的器件延遲、連線延時等時序參數信息,並在此基礎上進行的仿真,也成為后仿真,它是接近於器件真實運行狀態的一種仿真。

   

二、仿真軟件ModelSim及其應用

HDL的仿真軟件有很多種,如VCSVSSNC-VerilogNC-VHDLModelSim等,對於開發FPGA來說,一般是使用FPGA廠家提供的集成開發環境,他們都有自己的仿真器,如Xilinx公司的ISEAltera公司的Quartus II等,但是這些廠家開發的仿真器的仿真功能往往比不上專業的EDA公司的仿真工具,如ModelSim AEAltera Edition)、ModelSim XEXilinx Edition)等。Quartus II設有第三方仿真工具的接口,可以直接調用其他EDA公司的仿真工具,這極大地提高了EDA設計的水平和質量。

ModelSimModel TechnologyMentor Graphics的子公司)的HDL硬件描述語言的仿真軟件,該軟件可以用來實現對設計的VHDLVerilog HDL 或是兩種語言混合的程序進行仿真,同時也支持IEEE常見的各種硬件描述語言標准。

無論是從使用界面和調試環境,還是從仿真速度和效果上看,ModelSim都可以算的上是業界比較優秀的HDL語言仿真軟件。它是唯一的單內核支持VHDLVerilog HDL混合仿真的仿真器,是做FPGA/ASIC設計的RTL級和門級電路仿真的好選擇,它采用直接優化的編譯技術,Tcl/Tk技術和單一內核仿真技術,具有仿真速度快,編譯的代碼與仿真平台無關,便於IP核的保護和加快錯誤程序定位等優點。

ModelSim分幾種不同的版本:ModelSim SEModelSim PEModelSim LEModelSim OEM,其中的SEPELE是其最高版本,編譯速度是所有版本中最快的,而OEM版本就是集成在FPGA廠家設計工具中的版本,它們專門和某個廠家的FPGA配套來使用,如后面使用到的ModelSim AE就是專門針對Altera公司QuartusII的配套的OEM產品。 

三、ModelSim的仿真流程

ModelSim不僅可以用於數字電路系統設計的功能仿真,還可以應用於數字電路系統設計的時序仿真。 ModelSim的使用中,最基本的步驟包括創建工程、編寫源代碼、編譯、啟動仿真器和運行仿真五個步驟,仿真流程如圖1所示:

1 ModelSim仿真的基本流程(基於工程的)

這個是基於工程的流程,還有一種是基於庫文件的,和基於工程的相比,它需要自己創建工作庫,另外關閉ModelSim軟件后,下次還得自己手動打開設計文件,而基於工程的就不會這樣,工程是一直保持的狀態,不用每次啟動軟件后再手工加載,除非我們自己關掉這個工程。還有另外兩個流程,這里不提了,詳細內容可參看ModelSim AlteraTutorial.PDF 。在軟件的安裝目錄的DOCS文件夾內是全部的參考文檔,包括使用手冊等。

   

四、仿真測試文件(Test Bench)程序的設計方法

隨着設計量和復雜度的不斷增加,數字驗證變得越來越難,所消耗的成本也越來越高,面對這種挑戰,驗證工程師必須依靠相應的驗證工具和方法。對於大型的設計,比如上百萬門的設計驗證,工程師必須使用一整套規范的驗證工具,而對於較小的設計,使用具有HDL Test Bench的仿真器是一個不錯的選擇。

一般來說,Test Bench使用工業標准VHDL或者Verilog HDL語言來描述,簡單的Test Bench通過調用用戶設計的功能模塊,然后進行仿真,較為復雜的Test Bench還包括一些其他的功能,比如包含特定的激勵向量或者進行實際輸出與期望的比較等。

在開始寫Test Bench之前,很重要的一點就是要設計實例化DUTDesign Under Test,即就是被測元件),還要詳細了解整個的測試計划和測試案例。整個的測試Test Bench環境如圖2所示:

2 Test Bench的測試環境

從圖中可以看見,Test Bench和被測對象Counter構成了一個封閉的循環,Test Bench負責向被測元器件的輸入端口提供激勵(時鍾)和一些控制信號(復位和置位信號),另外Test Bench還監測被測元器件的輸出端口所輸出的信號值是否和我們的設計預期相符,並把監測的情況顯示給我們。

    由於Test Bench程序和被測對象構成了一個封閉的循環,因此Test Bench的輸入端口需要與被測對象的輸出端口連接,Test Bench的輸出端口則要與被測對象的輸入端口相連接。所以在端口的定義上,Test Bench程序需要和被測對象相對應。

被測元器件是一個已經設計好的電路或系統,Test Bench是用元件例化語句將其嵌入程序中。VerilogHDL測試平台是一個設有輸入輸出端口的設計模塊,被測元器件的輸入端定義為reg(寄存器)型變量,在always塊或initial塊中賦值(產生測試條件),被測元器件的輸出端定義為wire(線網)型變量,產生相應輸入變化的輸出結果(波形)。

   

4.1 組合邏輯電路Test Bench的設計

組合邏輯的設計驗證,主要就是檢查設計結果是不是符合該電路的真值表功能,因此在編寫組合邏輯Test Bench時,用initial塊把被測電路的輸入按照真值表提供的數據變化作為測試條件,就能實現Test Bench的設計。

1. 編寫一位全加器的Test Bench程序

全加器的AB兩個是1位二進制加數的輸入端,CI是低位來的進位輸入端,CO是向高位進位的輸出端,SO是全加器的本位和值。

Verilog HDL語言編寫的全加器程序adder.v如下:

//-----------------------------------------------------

// DesignName : adder1

// FileName   : adder1.v

//Function    : 1 bit full adder

//Coder       : Cheng xu

//-----------------------------------------------------

moduleadder1(

a                                       ,

b                                       ,

ci                                      ,

so                                     ,

co

);

// Portdeclarations

input a                           ;

input b                           ;

input ci                ;

   

output so           ;

output co           ;

   

//InternalVariables

wire                      a                             ;

wire                      b                       ;

wire                      ci                       ;

wire                      so                          ;

wire                      co                          ;

//CodeStarts Here

assign {co, so} = a + b + ci;

endmodule

   

根據全加器的真值表寫的全加器的Test Bench程序test_adder1.v如下:

//test_adder1.v

`timescale1ns/1ns

moduletest_adder1;

wire so                           ;

wire co                           ;

reg a                               ;

reg b                               ;

reg ci                               ;

   

adder1 U(

          .a(a),

          .b(b),

          .ci(ci),

          .so(so),

          .co(co)

          );

   

initial

begin

          #20 a = 0; b = 0; c = 0;

          #20 a = 0; b = 0; c = 1;

          #20 a = 0; b = 1; c = 0;

          #20 a = 0; b = 1; c = 1;

          #20 a = 1; b = 0; c = 0;

          #20 a = 1; b = 0; c = 1;

          #20 a = 1; b = 1; c = 0;

          #20 a = 1; b = 1; c = 1;

          #200 $stop;

end

endmodule

    下面我們就以ModelSimEDA平台,仿真上面的程序。這一講先暫時不講仿真測試的方法,留到下一講再來詳述,這一講主要講述的內容是Test Bench程序的編寫方法,故現在僅僅給出仿真的波形圖,全加器的仿真波形如圖3所示:

一位全加器的仿真波形圖

現在對着這個圖,我們返回來再來看看我們編寫的test_adder1.v這個Test Bench程序究竟完成了哪些工作,是不是按照我們的要求來工作的:

①首先看程序第二行的`timescale1ns/1ns這句代碼,這個是時間尺度指令,它是用來定義模塊的仿真時間單位和時間精度的,其使用格式為:`timescale 仿真時間單位/時間精度,用於說明仿真時間單位和時間精度的數字只能是110100,不能為其它的數字,單位可以是smsusnspsfs。仿真時間單位是指的模塊仿真時間和延時的基准單位,也就是說只有定義了仿真時間單位,程序中的延時符號"#"才有意義,如程序中的一行 #20 a = 0; b = 0; c = 0; 前面的 #20 就是延時20個時間基准單位,按照程序中的1ns這個基准,就延時了20ns。需要說明的是該行程序的下一行 #20 a =0; b = 0; c = 1; 前面的延時20ns是相對於前一個的延時來說的,也就是第二行在第一行完了之后延時20ns執行。這時候再看看仿真的波形圖就不難理解最開始的線為什么是紅色而不是正常的綠色的原因了,因為我們在程序中begin的下一行就是 #20 a =0; b = 0; c = 0; 它前面的延時20ns是相對於begin的延時,也就是說程序開始的時候是什么都不做的,輸出為不確定的值,過了20ns才將全0賦給了abci,這個時候才是最開始的綠線的部分。

②在Test Bench程序中,把全加器的輸入abci定義為了reg型變量,把輸出soco定義為了wire型變量,這個和被測元件的定義情況剛好是反的,這樣也說明了TestBench程序和被測元件是封閉的一個循環。用元件例化語句adder1U( .a(a), .b(b), .ci(ci), .so(so), .co(co) ) ; 把全加器設計電路嵌入到Test Bench程序中。

③程序的后面有一句 #200 $stop; 這個是一個系統任務,用來暫停仿真過程的,將控制權交還給用戶,用戶在取得控制權以后可以輸入其它的控制命令或者查看仿真結果等,之后可以從暫停的地方恢復仿真過程。$stop有兩種表達形式,帶參數的和不帶參數的:

$stop

$stopn);  //n可以取012

不帶參數的$stop等同於$stop0),在暫停時不輸出任何信息;$stop1)在暫停時輸出當前仿真時刻和暫停處在程序中的位置;$stop2)不僅有$stop1)的作用,還能輸出仿真時占用內存大小和CPU時間。

而用於退出仿真過程的系統任務是 $finish,我們在點擊Run(開始運行)的時候,系統會詢問我們是否要結束仿真,假如我們選"是",這個系統任務會把ModelSim軟件在完成仿真后關閉,假如我們選"否",則可以繼續留在仿真界面。

和一位全加器的真值表進行全部的對比后發現和該仿真波形完全一致,仿真結束。

4.2 時序邏輯電路Test Bench的設計

時序邏輯電路Test Bench的設計要求和組合邏輯電路基本相同,主要區別在於時序邏輯電路Test Bench軟件中,需要用always塊語句生成時鍾信號。

2所編寫的程序,就是在下一講當中的實例,利用這個實例來講解軟件的全部操作流程和使用方法,這一講先來分析這個程序以及和它相配套的Test Bench程序,看看它們是否能夠按照我們設計期望的那樣輸出仿真結果。

2. 編寫8位加法器的Test Bench程序

第一個文件,源程序:

//-----------------------------------------------------

// DesignName : counter8

// FileName   : counter8.v

//Function    : 8 bits counter with asyncclear and sync load

//Coder       : Cheng xu

//-----------------------------------------------------

modulecounter8(

clk                                    ,

aclr                        ,

load                      ,

load_din             ,

dout

);

   

// Portdeclarations

input                               clk                          ;

input                               aclr              ;

input                               load            ;

input          [7:0] load_din   ;

   

output       [7:0] dout           ;

//InternalVariables

wire                      clk                          ;

wire                      aclr              ;

wire                      load            ;

wire [7:0] load_din   ;

wire [7:0] dout           ;

   

reg              [7:0] counter = 0        ;

   

//CodeStarts Here

always @(posedge clk or negedge aclr)

if(!aclr)

          counter <= 0;

else if(load == 1)

          counter <= load_din;

else

          counter <= counter + 1;

   

assigndout = counter;

   

endmodule

   

第二個文件,Test Bench仿真測試程序:

//test_counter8.v

`timescale1ns/1ns    //注意最前面的符號是數字鍵"1"左邊的那個符號,不是單引號

moduletest_counter8;

reg                                   clk                          ;

reg                                   aclr              ;

reg                                   load            ;

reg              [7:0] load_din   ;

wire [7:0] dout           ;

initial

begin

          clk = 0;

          aclr = 1;

          load = 0;

          load_din = 0;

#120 aclr = 0;

#40             aclr = 1;

#20             load = 1;

          load_din = 100;

#20             load = 0;

#100 $stop;

end

   

always#10 clk = ~clk;

counter8U(

          .clk(clk),

          .aclr(aclr),

          .load(load),

          .load_din(load_din),

          .dout(dout)

          );

   

endmodule

八位加法器仿真波形圖

    現在就對着這個圖,來看看我們編寫的test_counter8.v文件是不是按照我們的設計要求的那樣來工作的:

①和組合邏輯的設計一樣,我們要在test_counter8.v中例化被測元件counter8,把八位加法器元件嵌入到test_counter8.v這個Test Bench中來。

②和組合邏輯不同的是,我們要利用always #10 clk = ~clk; 這個語句來產生周期為20個時間基准單位(1ns)的時鍾(方波),即就是20ns的時鍾信號。注意:時鍾只能用always塊才能生成,但要在initial塊中賦給時鍾的初始值(如clk=0clk=1),如果不設置時鍾初始值,則在仿真的時鍾輸出端是一個未知x(不變,就是例1中的那段紅線了)。

③在initial塊中生成復位信號和加載信號,注意:一定要給復位信號和加載信號賦給初始值,否則和不設置時鍾初始值一樣會出現問題的。

④在initial塊的begin語句一開始就設置相關的初始值是一個好習慣。

test_counter8.v進行全部的對比后發現和該仿真波形完全一致,仿真結束。

至此,第一講全部內容結束,主要是講了Test Bench程序的編寫方法,下一講我們將介紹ModelSim軟件的使用方法。

 

ModelSim仿真入門之二:功能仿真

本實驗的目的就是在ModelSim環境下學習掌握該軟件的一般仿真測試流程和仿真測試方法,另外學習編寫簡單的Test Bench程序並在ModelSim下進行調試。

實驗步驟如下:

1.       打開ModelSim軟件,如圖1所示:

打開軟件

2. 軟件的啟動畫面如圖2所示,進入界面后如圖3所示:

軟件的啟動畫面

軟件進入后的畫面

注意:如果是第一次使用軟件,進入后會有一些諸如軟件的歡迎畫面等不相關的對話框,無須擔心,直接關閉即可,亦可選擇下次登陸時不顯示。

3. 進入ModelSim主窗口后,選擇File菜單下的"New→Project",新建一個工程,在彈出的對話框中,給該工程命名並指定一個存放的路徑,如圖4所示:

新建工程

在這里,工程名和你的頂層文件名保持一致是推薦的做法。路徑的注意事項已經說過,這里不再提及。默認的庫名就是"work",這個無需更改,點擊"OK"即可。

4. 之后會彈出如圖5的對話框,選擇是新建一個文件還是添加已存在的文件,這兩個都可以選擇,假如事先編好了文件,就選擇添加進來,假如沒有就新建。在這里使用添加已有文件,在軟件開始之前就編好所用的程序,這樣比較方便些。軟件自帶的編輯環境不是很好,使用第三方的編輯工具是推薦的方法。建議使用UltraEditNotepad++這些專業的代碼編輯軟件。

UltraEdit偏重於功能的強大和豐富的用戶可定制化特性,而Notepad++更加注重易用性。兩者在普通功能上差異不是特別大,根據自己的喜好選擇一款即可。

給工程中添加文件

在路徑G:\FPGA_Project\ModelSim\counter8下新建兩個文件,一個是counter8.v,一個是test_counter8.v,前者是我們的原始的設計文件,后者是其相應的仿真測試文件。在這個路徑的Windows目錄下,在空白處右鍵選擇新建一個文本文檔.TXT格式,然后在這個文件上右鍵選擇UltraEditEdit with Notepad++就可以啟動相應的代碼編輯工具進行編輯了,保存的時候注意存成".v"".vhd"格式即可。

以下給出兩個文件的代碼:

第一個文件:

//-----------------------------------------------------

// DesignName : counter8

// FileName   : counter8.v

//Function    : 8 bits counter with asyncclear and sync load

//Coder       : Cheng xu

//-----------------------------------------------------

modulecounter8(

clk                                    ,

aclr                        ,

load                      ,

load_din             ,

dout

);

   

// Portdeclarations

input                               clk                          ;

input                               aclr              ;

input                               load            ;

input          [7:0] load_din   ;

   

output       [7:0] dout           ;

   

//InternalVariables

wire                      clk                          ;

wire                      aclr              ;

wire                      load            ;

wire [7:0] load_din   ;

wire [7:0] dout           ;

   

reg              [7:0] counter = 0        ;

   

//CodeStarts Here

always @(posedge clk or negedge aclr)

if(!aclr)

          counter <= 0;

else if(load == 1)

          counter <= load_din;

else

          counter <= counter + 1;

   

assigndout = counter;

   

endmodule

第二個文件:

//test_counter8.v

`timescale1ns/1ns                                               //注意最前面的符號是數字鍵"1"左邊的//那個符號,不是單引號

moduletest_counter8;

reg                                   clk                          ;

reg                                   aclr              ;

reg                                   load            ;

reg              [7:0] load_din   ;

wire     [7:0]  dout           ;

   

initial

begin

          clk = 0;

          aclr = 1;

          load = 0;

          load_din = 0;

#120 aclr = 0;

#40             aclr = 1;

#20             load = 1;

          load_din = 100;

#20             load = 0;

#100 $stop;                      //可以不添加這個仿真結束的系統任務

end

always#10 clk = ~clk;

   

counter8U(

          .clk(clk),

          .aclr(aclr),

          .load(load),

          .load_din(load_din),

          .dout(dout)

          );

   

endmodule

這樣,我們就在該工程路徑下建立好了這兩個文件。當然新建這兩個文件的的工作可以是放在我們這個全部的工作開始之前進行的,無需等到第4個步驟開始的時候再進行。

5. 把剛才新建的文件添加到工程中去,點擊"AddExisting Flie"后出現如下畫面,如圖6所示:

 

添加原始的待測試程序文件

   

點擊"OK"后,繼續添加另外一個測試文件,如圖7所示:

添加仿真測試文件

之后點"OK",再關閉"Add items to the Project"這個對話框。最簡單的辦法是一次同時添加兩個文件,點擊"Browse"之后,鼠標直接框選這兩個文件,這樣可以一次添加多個文件到ModelSim工程中。

6. 我們在軟件的Project區域已經能看到我們添加的這兩個文件了,如圖8所示:

 

8 Project區域狀態

   

我們下面就可以編譯這兩個文件了,這時候因為還沒有編譯文件,所以Status一欄顯示的是兩個問號。接着在這個Project區域單擊鼠標右鍵,選擇"Compile→Compile All",把HDL源文件編譯到當前工程的工作庫當中去。如圖9所示:

編譯源文件和仿真測試文件

我們在軟件下方的Transcript區域中假如看到如圖10的字樣,就說明編譯通過了:

10 編譯成功畫面

注意中間的兩個successful說明成功了。另外,我們在Project區域中的Status一欄中能夠看見兩個綠色的勾,這也是一種編譯成功的提示。

7. 編譯通過之后,在Project區域鼠標右鍵點擊"Add to Project → Simulation Configuration",如圖11所示:

11 添加Simulation Configuration

在出現的Add SimulationConfiguration對話框的右下角打開OptimizationOptions,打開后切換到Options選項卡頁面,在Optimization Level中選擇Disable Optimizations,如圖12所示:

12 關閉優化選項

點擊OK確定之后返回Add Simulation Configuration對話框,在Optimization欄中關閉Enable Optimization,再展開work目錄,選中Test Bench文件test_counter8,之后save保存。如圖13所示:

13 關閉優化選項

此時會在Project區域出現一個仿真配置文件:Simulation 1,雙擊它就能進入仿真了,在重啟ModelSim之后,還可以雙擊它進入仿真,比較方便。

注意:如果不關閉優化選項的話,有時候ModelSim軟件會報錯導致不能正常進行仿真。

8. 雙擊"Simulation 1"后進入仿真波形界面,在Object區域鼠標右鍵選擇"Add → To Wave → Signals inRegion",把待仿真的信號添加入Wave窗口。如圖14所示:

14 待仿真的信號添加入Wave窗口

9. 接着我們把wave窗口中的兩個信號量改成無符號數顯示,方便我們觀察,在load_dindout上依次單擊鼠標右鍵,按照圖15的方法修改即可:

 

ModelSim仿真入門之三:時序仿真

正如前面第二講所述,時序仿真在實際應用中使用的並不多,但是為了保持仿真系列文檔的完整性,我們還是把仿真的方法寫出來。

時序仿真就要比第二講的功能仿真步驟上要多一些,本講以目前的QuartusII12.0SP2版本和Cyclone IVEP4CE6F17C8為例,講解下時序仿真的方法和步驟。

時序仿真需要的文件總共有以下幾種:

①綜合后生成的網表文件" * .vo "(假如在Setting里面設置里輸出語言為VHDL的話,則生成的網表文件為" * .vho")

②綜合后生成的具有工程延時信息的文件" * .sdo "(VHDL語言亦為此)

 Test Bench程序文件

 Altera的元器件庫

大致的過程就是先在Quartus II中生成網表文件和時延文件,然后調用ModelSim進行仿真,具體的時序仿真步驟如下:

1. 打開Quartus II軟件,新建工程,再新建文件counter8.v,把上一講中的counter8.v這個源文件復制到Quartus II的工程目錄中,並添加該文件到工程中。接着,選擇"Settings"→"EDA Tool Settings",選擇左欄的"Simulation",設置情況如圖1所示。

第一欄的"Tool name"選擇ModelSim-Altera

第二欄的"Format for output netlist"選擇自己熟悉的語言,VHDLVerilog都可以,后面的"output directory"是選擇輸出的網表文件和延時信息文件的存放路徑,一般選擇默認即可,這樣的話,將來編譯成功后,會在Quartus II的工程文件夾(本例為counter8這個文件夾)下面生成一個simulation/modelsim的文件夾,里面存有將來要用到的.vo.sdo這兩個文件。

再往下,看到有"More EDA Netlist WritterSettings…"按鈕,點擊后進入設置畫面,設置情況如圖2所示。注意的地方就是Generatenetlist for functional simulation這一項后面是處於OFF的關閉狀態,這樣才能生成我們所要的時序仿真文件。

1 simulation的設置

2 More EDA Netlist WritterSettings的設置

都設置好了以后,全部點擊"OK"后退出設置,在QII的編譯環境下執行全編譯。編譯中的情況如圖3所示:

編譯中的情況

注意:下面比我們平時進行的全編譯時多了一項"EDANetlist Writer",圖3的紅色箭頭指向的位置。

2. 找到新建工程目錄所在的文件夾,在里面找到simulation/modelsim這個文件夾,會發現文件夾內有10個文件,如圖4所示:

生成的10個文件

注意:counter8.vocounter8_v.sdo就是時序仿真需要的兩個重要的網表文件,它們與counter8_8_1200mv_85c_slow.vocounter8_8_1200mv_85c_v_slow.sdo只是命名不同而已,文件的內容其實是一樣的。后兩個是QuartusII目前新的網表文件的命名方法,文件名標示出了速度等級(-8)、內核電壓(1200mv)、溫度條件(85℃)以及時序模型(slow)。

之所以Altera還沒有取消舊的命名文件方法並讓QuartusII繼續生成這兩個網表文件,是因為有TclScript文件是按照舊的命名方法寫的,需要兼容它們。

以下時序仿真以counter8.vocounter8_v.sdo為例,如果需要用fast時序模型做仿真,也是按照下面的方法進行,只是把vosdo文件換為fast

另外".xrf"和".sft"這兩個文件,是QuartusII編譯生成的一些相關的信息文件,時序仿真用不到。

3. 打開ModelSim軟件,新建一個工程,如圖5所示:

新建工程並指定路徑

①接着把剛才生成的counter8.vocounter8_v.sdo兩個文件拷貝到現在個仿真工程的目錄下面。

②之后還要拷貝一個很重要的文件,到QuartusII的安裝目錄下: \quartus\eda\sim_lib,找到cycloneive_atoms.v這個文件,這個是Altera器件庫的庫文件,進行時序仿真就是基於這個庫文件的,把它也拷貝到仿真工程目錄。

注意:我們是以Cyclone IVEP4CE6F17C8為例的,所以這里需要復制的就是cycloneive這個庫文件,如果是其它器件的話,需要再對應選擇。

③把test_counter8.v文件拷貝到這個仿真工程目錄下面。

④在QII安裝目錄的..altera\12.0\quartus\eda\fv_lib\verilog,把這里面的dffeas.vdffep.v文件拷貝到這個仿真工程目錄下面。

4. 進行完上面的步驟后,返回到ModelSim這個軟件界面,會發現軟件還停留在剛才新建工程,需要我們為其工程添加文件的對話框,那我們就添加文件,把"counter8.vo"、"cycloneive_atoms.v"、"test_counter8.v"、"dffeas.v"和"dffep.v"這5個文件添加進去,如圖6所示:

添加的5個文件

注意:此時不需要添加counter8.v這個文件了,.vo文件可以替代它。

5. 之后關閉添加文件對話框,可以看見Project區域有了我們添加的5個文件了,在該區域點右鍵,"Compile"→"Compile All"執行全部編譯。

6. Project區域點右鍵,"Add to Project"→"Simulation Configuration"添加一個仿真配置的設置,這時會直接彈出添加仿真配置對話框,這里,我們要進行如下的設置:

①在"Design"選項卡下展開work前面的"+"號后點選test_counter8,這個就是Test Bench文件。如圖7所示:

7 Design選項卡的設置

②再切換到"SDF"選項卡,點擊"Add"添加".sdo"文件,點擊瀏覽后會直接出現這個".sdo"文件的,選擇即可,在下面的"Apply to Region"內輸入"U",這個就是我們的Test Bench程序中例化頂層文件的例化名字。如圖8所示:

8 SDF選項卡的設置

接着把下面的兩個SDF選項的復選框都選中。如圖9所示:

選中SDF選項的兩個復選框

點擊"OK"退出配置設置界面。配置好了以后的Project區域的內容如圖10所示:

10 Project區域的內容

7. 雙擊Simulation執行仿真,后面的步驟和功能仿真一樣的了,不再贅述。仿真的波形圖如圖11所示:

11 時序仿真的波形圖

從圖11中可以看到dout相對於主時鍾clk有明顯的延時,這個延時大小與當前使用的器件的時序模型有關。

在具體實踐過程中,可能還會遇到各種各樣的問題,ModelSim正常運行也依賴於仿真庫文件的齊備,所以碰到某些工程在仿真中遇到報錯的情況時,不妨檢查下ModelSim的提示信息,看看是否有仿真所必需的庫文件沒有添加進來。


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