用Sublime Text搭建簡易IDE編寫Verilog代碼


前言

Verilog是一種硬件描述語言(HDL),該語言在Windows上有集成開發環境可以使用,如ModelSim,但ModelSim的編輯器不太好用因此筆者萌生了用Sublime Text3來編寫Verilog的想法。下面我們將圍繞着Sublime Text3搭建起一個簡易的IDE, 我將盡量把步驟寫的細致一點,這將會使整個過程看起來很繁瑣,但這是值得的。

原材料

說明:Sublime Text是一款功能強大的編輯器,可擴展性非常強;而icarus-verilog是一款Verilog的編譯器,在這里我們使用的版本是iverilog-0.9.7_setup.exe (latest stable release),在Icarus Verilog這個網站上有關於該編譯器和Verilog語言的更多信息 。


開始搭建

后端

這些步驟非常枯燥乏味。

  1. 安裝icarus-verilog-on-windows。請記下安裝目錄,例如我的安裝目錄為F:\iverilog\,(下面我也將以此目錄為例)。注意安裝過程中會有可選擇的項,請勾選上所有項,尤其 是和gtkwave相關的項
  2. 打開控制台,輸入命令iverilog,若顯示’iverilog: no source files.’字樣則執行第4步;否則執行第3
  3. 配置系統變量。將F:\iverilog\bin\這一路徑加到系統的Path變量中,執行第二步,觀察輸出是否為’iverilog: no source files.’
  4. 當iverilog命令輸出正常后,我們就可以用它來編譯運行verilog源文件了,編寫如下三個文件

  文件名:dff.v 

 1 //dff modules represents a D type flip-flop
 2 module dff(d,clk,q,qn);
 3 input d,clk;
 4 output q,qn;
 5 reg q,qn;
 6 //Initialize flip-flop outputs
 7 initial begin q=0; qn=1; end
 8 //Change output on positive clock edge
 9 always @(posedge clk)
10 begin
11 q <= d;
12 qn <= !d;
13 end
14 endmodule
dff.v 

  文件名:tester.v

 1 module tester(q,qn,clk,d);
 2 input q,qn;
 3 output clk,d;
 4 reg clk,d;
 5 //Run the test once
 6 initial
 7 begin
 8 clk=0;
 9 //Dump results of the simulation to ff.cvd,important!
10 $dumpfile(“dff.vcd”);
11 $dumpvars;
12 //Generate input signal d
13 d=0; #9 d=1; #1 d=0; #1 d=1; #2 d=0; #1 d=1; #12 d=0;
14 #1 d=1; #2 d=0; #1 d=1; #1 d=0; #1 d=1; #1 d=0; # 7 d=1;
15 #8 $finish;
16 end
17 //Generate periodic clock signal
18 always
19 begin
20 #4 clk=!clk;
21 end
22 endmodule
tester.v

  文件名:testbench.v  

1 `include "tester.v"
2 `include "dff.v"
3 //Test bench connects the flip-flop to the tester module
4 module testbench;
5     wire clk,d,q,qn;
6     dff ff1(d,clk,q,qn);
7     tester tst1(q,qn,clk,d);
8 
9 endmodule
testbench.v

  5. 將上述三個文件放在同一個文件夾下,打開控制台,進入該目錄,輸入iverilog testbench.v,此時應當沒有任何輸出,再次進入該文件夾,發現多出了一個名為a.out的文 件,這個文件就是我們編譯testbench.v得到的目標文件

  6. 在控制台輸入vvp a.out,輸出’VCD info: dumpfile dff.vcd opened for output.’字樣,此命令是執行我們剛剛編譯生成的a.out再次進入該文件夾,發現多出來了一個名為    dff.vcd的文件,這個文件是我們執行a.out后生成的波形文件

  7. 在控制台輸入gtkwave dff.vcd觀察波形。如果發現沒有波形,不要驚慌,在窗口右側上選擇某一個module,然后在右下選擇某一個變量,再點擊insert就可以看到輸出的波 形了

到這里,我們已經完成了這個簡易的IDE的后端的操作

前端

前端的搭建完全依靠Sublime Text 3豐富的插件。

  1. 安裝Sublime Text 3。后面我將其簡稱為ST,就像安裝QQ一樣,一路點next就好了
  2. 安裝關鍵詞高亮插件。用ST打開一個verilog文件(后綴名為.v)中,發現是沒有高亮顯示的,按ctrl+shift+p,調出ST的包管理窗口,輸入install package,再輸入verilog后找到對應的項,回車,等待安裝完成,重啟ST,再次打開一個verilog文件,發現已經可以高亮顯示了
  3. 綁定快捷鍵編譯。打開ST,Preference—>Browse Packages—>找到User文件夾,將這個文件( 訪問密碼 7f77)放到該文件夾下
  4. 再次重啟ST,隨便打開一個verilog文件,按ctrl+b,就可以編譯該文件了,編譯正確輸出ST會有”[Finished in 0.6s]”類似的輸出,如果出現其他情況,作如下設置Tools—>Build System->Verilog,其效果和在控制台輸入iverilog xxx.v是一樣的,都會在文件目錄下生成編譯后的a.out文件
  5. 其實,到這一步就可以了,我們可以在ST中編寫編譯好verilog文件后,再打開控制台運行、查看波形,但是這樣仍然不夠方便,那么可不可以直接在ST中運行、查看波形呢?其實,我們只需要在ST中可以運行控制台命令就可以了,幸運的是,ST為我們提供了這樣的插件。
  6. 安裝SublimeREPL插件。同安裝關鍵詞高亮插件一樣,按ctrl+shift+p,調出ST的包管理窗口,輸入install package,再輸入SublimeREPL后找到對應的項,回車,等待安裝完成,重啟ST,然后ctrl+shift+p,輸入sublimeREPLshell(sublimeREPLPowerShell也可以),在新打開的ST標簽頁中就可以運行cmd命令了(把這個標簽頁放在下面是個不錯的選擇,可以參考一下下面的圖片)。
  7. 至此,所有步驟已經結束。下面是我的簡易IDE截圖


結語

我的大部分文章首發在知乎專欄:關於計算機的一些事,歡迎大家關注。


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