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Modesim/Questasim是Mentor公司用来仿真VHDL/Verilog/Systemverilog的EDA工具,因其可以运行在Windows系统下,同时与各类FPGA的开发平台有较好的适配,所以是很多数字IC或FPGA初学者第一次接触到的仿真工具,但是简体中文互联网上对Modesim/Questasim的使用技巧的归类与整理不够详细,也不够准确,因此创作本前缀为【Modesim/Questasim】的系列文章,对此工具的使用技巧进行整理与归纳总结。
当然modesim/Questasim更多的是提供给FPGA/数字IC领域初学者的仿真工具,对于IC设计来说,真正工作环境使用到的更多的是VCS,也希望有志于从事数字IC领域工作的人员尽早地将环境转移到linux下的VCS上去进行熟悉
本篇博客使用的设计文件和仿真文件依旧为【数字IC手撕代码】Verilog自动售卖饮料机|题目|原理|设计|仿真,其中包含一个有状态机的设计文件和一个仿真文件,有需要的读者可查看自行下载,本篇博客借助此设计与仿真文件进行命令行仿真的讲解。
打开Modesim/Questasim后,我们首先要在transcript中输入的命令是vlib命令,在我们正式开始仿真之前,我们需要一个libarary,目的是为了存储编译结果,对应的命令就是vlib,对应的GUI操作(图形化操作)是在主菜单上File > New > Library
vlib work
通过这个命令,我们创建了一个名为work的library来存储编译结果。
第二个可以输入transcript的命令为vmap命令,目的是将映射逻辑库名到指定的目录
vmap <logical_name> <directory_pathname>
vlog命令是用来编译Verilog文件的命令,对应于GUI操作的Compile > Compile
假如使用的文件不是Verilog格式,我们也有可能会使用vcom和sccom命令,其中vcom是用来编译VHDL文件的命令,sscom是用来编译System C格式文件的命令
vlog | vcom | sscom |
---|---|---|
verilog文件 | vhdl文件 | system c文件 |
vlog drink_machine_tb.v drink_machine.v
回车后Questasim会告诉我们编译的结果,如下图为例,Error:0,Warning:0,编译顺利通过。
vopt是用来优化仿真的命令,优化的目的是为了加快仿真,但是Modesim/Questasim的自动优化会使我们丢失掉信号波形,因此一般情况下我们不需要优化仿真,这个命令是不用输入的,这个命令对应的GUI操作为Simulate > Design Optimization
当我们完成编译后, 就需要使用vsim命令来将所需的仿真文件加载进仿真器了,这个命令对应的GUI操作作为Simulate > Start Simulation
vsim -gui -novopt work.drink_machine_tb
-gui意为图形化仿真,-novopt意为不对波形进行优化,work为library的名字,drink_machine_tb为顶层模块名
通过这个命令,我们顺利的打开了GUI仿真窗口
将仿真文件装载进仿真器后,我们就可以开始仿真了,这个命令对应的GUI操作为 Simulate > Run
这个命令的主要作用是添加并设置波形
add wave drink_machine_tb/u1/*
add wave是添加波形的命令,drink_machine_tb是顶层模块名,通过u1一路向下延申,最后使用*来代表添加该级所有的信号,此操作过后,u1下面的所有信号都被添加到波形窗口中
这个命令的作用是进行一段时间仿真
run 100ns
当我们输入这个命令后,仿真进行了100ns,波形窗口出现了对应的波形
命令 | 功能 |
---|---|
bp | 设置breakpoint |
force | 赋值命令 |
step | 单步执行到下一个语句 |
当我们进行完仿真需要退出时,可以使用如下的命令,仿真会自动结束
quit -sim
功能 | 命令 | 示例 | 必要性 |
---|---|---|---|
创建库 | vlib | vlib work | 必须 |
映射库 | vmap | vmap work work | 可选 |
优化 | vopt | none | 可选 |
编译 | vlog | vlog drink_machine_tb.v drink_machine.v | 必须 |
加载仿真 | vsim | vsim -gui -novopt work.drink_machine_tb | 必须 |
添加信号 | add wave | add wave drink_machine_tb/u1/* | 必须 |
控制仿真时间 | run | run 100ns | 必须 |
退出仿真 | quit -sim | quit -sim | 可选 |
我们也可以将以上的命令进行组合与挑选,写入.do文件,do文件是Modesim/Questasim可以识别的脚本文件
将以下的命令保存在文本文件中,后缀名改为“.do”放到设计仿真文件所在文件夹即可
## part 1: new lib
vlib work
vmap work work
## part 2: load design
vlog drink_machine_tb.v drink_machine.v
## part 3: sim design
vsim -novopt -gui work.drink_machine_tb
## part 4: add wave
add wave drink_machine_tb/u1/*
## part 5: run
run 100ns
依次选择File ——load——Macro File,最后选择所写.do文件即可
在transcript窗口键入以下命令,也可以开启脚本化仿真
do cmd.do
Modesim/Questasim会按照脚本的内容一步一步的进行执行,新建工程,编译文件后,会加载100ns的波形
如何在仿真窗口查看信号频率
如何设置“tab”键缩进数量
如何去除仿真时的信号前缀
如何设置一个清爽的仿真窗口
如何使用delta cycle来观察相同边沿的先后顺序
如何使用Modesim查看状态机状态跳转
如何用命令行的形式进行仿真及do脚本的使用
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