ModelSim全套中文手册

ModelSim全套中文手册

这是献给大家的第二篇，文章详细说明了本人近一年来，自己摸索出来的一套仿真工作流程。接触过Modelsim这类软件的朋友可能都会感觉上手比较困难，原因有二：一、对仿真机制不了解，对基于source+testbench的工作流程不熟悉（大多数朋友接触FPGA仿真可能以waveform的方式）；二、对软件的安装和使用不熟悉，Modelsim软件破解和平时常用软件相比要麻烦一些，也不像常用软件那样易于上手。即使入门了，也不一定能够熟练使用，相信很多朋友后仿过程中都碰到过back-annotation error的问题:)与大家一样，我也是这样一步步摸索出来的……
 
　　设计语言完全采用verilog, 设计工具采用ModelSim + Debussy。目前我的工作平台是Windows, 使用的版本是ModelSim6.2a + Debussy5.3v9。

      为了便于管理，在文件夹的管理上采用分级管理。举一个例子：如果顶层模块是A1；A1划分为B1，B2，B3；B1又划分为C1，C2，B2划分为C3， C4，B3划分为C5，C6。那么一共建立10个文件夹，分别命名为A1, B1, B2, B3, C1, C2, C3, C4, C5, C6。在各文件夹中存放相应的设计源文件.v和testbench文件.v，这样可以避免单个文件夹中文件过多，给管理上带来不便。

      ModelSim有三种操作模式：GUI、Command-line和Batch。GUI模式比较麻烦，又要敲键盘，又要点鼠标，对我这样的懒人不合适:)而且初学者在做后仿的时候，.sdf文件的back-annotation比较难掌握。我推荐的是采用编写.do文件或.bat文件的工作方式。. do文件的编写可以参照ISE自动生成的.fdo(功能仿真)和.tdo(后仿)文件。通过ISE调用ModelSim进行仿真，在工程的文件夹下会生成 *.fdo和*.tdo的文件，用编辑器打开文件查看，是诸如此类的一些命令：
    ## 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
      这些命令并不一定都要写上，可以根据自己的需要加以精简，比如一个功能仿真的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也可以查看波形图和进行调试，但是Debussy查错比较方便，下面说明如何利用ModelSim和Debussy进行仿真和调试。
      在testbench文件中initial begin后需添加两条语句：
    $fsdbDumpfile("test.fsdb");     //文件名随便起
    $fsdbDumpvars;

      点击图标或在cmd下敲vsim启动ModelSim GUI，在Transcript窗口cd到该模块的文件夹下，运行do *.do(*.do为仿真的do文件，比如fsim.do)。ModelSim有个不好的地方，如果仿真波形不对，可能需要查看中间信号以便定位错误，这时用add wave命令添加中间信号后，需要重新run一次，才能看到这些中间信号的值。而采用Debussy查看ModelSim生成的.fsdb文件的话，添加信号后立即就可看到值，给调试带来很大的方便。另外，Debussy还有个很有用的功能叫做active annotation，在nWave窗口点击波形图上的不同时间点，nTrace和nScheme的源代码和示意图上的表示出的信号值会随之变化，也大大方便了查错。关于Debussy的使用方法，请大家参考帮助文档，我只结合自己使用的经验强调2点：
      1.在打开.fsdb文件之前，先在nTrace窗口Import Design一下，选择From File，Add所有相关的设计源文件和testbench文件，否则在nWave窗口打开.fsdb文件，用Get Signal添加信号后会显示NF。另外，在Get Signal之前请将ModelSim关掉，否则好像还是会显示NF。
      2.再强调一遍，Import Design的时候要将testbench文件也添加进去，否则启动active annotation后，所有信号都会显示NF!这个问题曾郁闷了我很久，所以特别提出来。

      可能大家都发现ModelSim的主要作用是产生.fsdb文件，我们并没有用它来进行查错，完全没必要启动GUI。这个问题我思考了很久，最后在网友 hamamdu的帮助下解决了这个问题。用文本编辑器生成一个.bat文件，文件内容和.do文件差不多，不过语句到vsim命令为止，此外vsim命令也要做一些修改，添加-c参数。下面给出一个.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
      运行这个.bat文件后，将会出现VSIM 1>提示，这时输入run 4ms，回车，将提示fsdb文件产生好了。
      经我试验，开启Optimization后，对Command-line操作模式没有影响，但是最后一条语句不可写成vsim -c test，虽然这样也可产生fsdb文件，但是启动active annotation后Debussy软件会报错:(
      写的比较仓促，大家试验中发现什么问题，请及时提出来:)