ModelSim工程实战之自动仿真

3 ModelSim工程实战之自动仿真说完了 ModelSim 的使用流程，接下来我们将会对每个流程进行详细的操作演示，一步步、手把手带领大家学习使用 ModelSim 软件。首先我们讲解的 ModelSim 自动仿真，所谓自动仿真，其实是在 Quartus II 中调用 ModelSim 软件来进行仿真，在调用过程中，Quartus II 会帮我们完成 ModelSim 中的所有操作，我们只需要分析最后的仿真结果。下面我们就以上章节中我们创建的 Quartus II 软件工程为例，进行仿真。3.1 检查 EDA 路径首先我们打开之前的 Quartus II 工程，如图在该页面中，我们在菜单栏中找到【Tool】→【Options】按钮并打开，在打开的页面左侧，我们找到“EDA Tool Options”点击，如图 在该页面中，如果你安装的是 ModelSim 软件，那么你需要在 ModelSim 路径中进行设置，这里我们使用的 ModelSim-Altera ， 所 以 我 们 将 ModelSim-Altera 路 径 设 置 成 了C:altera13.1modelsim_asewin32aloem。这里需要大家注意的是一定要选择 modelsim_ase文件夹中的 win32aloem，不要选择 modelsim_ae 文件夹中的 win32aloem。还记得我们前面说的么？ae 是收费版本，我们是不能使用的，这里的 ase 免费版本也是可以满足我们的设计的。路径设置完成以后，我们点击【OK】返回我们的 Quartus II 软件界面。3.2 选择 EDA 工具我们在 Quartus II 软件页面的菜单栏中，我们找到【Assignments】→【Settings】按钮并打开，在打开的页面左侧我们找到“EDA Tool Settings”点击，如图还记得我们之前创建工程的时候，由于在 Quartus II 软件中我们没有用到仿真，所以我们将这里设置成了“None”，现在我们需要用到仿真工具了，我们需要在这里将 Simulation 设置成“ModelSim-Altera、Verilog HDL”。设置完成之后，我们点击【OK】返回 Quartus II 软件页 面中。3.3 编写仿真文件我们在 Quartus II 软件页面的菜单栏中，我们找到【Processing】→【Start】→【Start TestBench Template Writer】按钮并点击，这时 Message 窗口中会显示，如图我们可以从这条信息中知道，Quartus II 软件自动给我们生成了一个 TestBench 模板，我们只需要在这个模板上稍作修改就能直接使用了。我们在工程目录下找到 Verilog_First.vt 文件，我们可以用记事本打开进行修改，也可以使用 Quartus II 软件打开它进行修改，这里我们建议还在 Quartus II 软件中进行修改。我们在 Quartus II 软件的菜单栏中找到【File】→【Open】按钮并打开，在对话框中找到我们的 Verilog 文件，如图 打开之后，如图在该图中我们可以看到，Quartus II 软件已经为我们完成了一些基本工作，包括端口部分的代码和接口变量的声明，我们要做的就是在这个模板里添加我们需要的测试代码（也就是我们常说的激励）。为了让读者能够更好的理解仿真，这里我们就简单介绍一下 TestBench 源代码：代码的第 1 行，表示仿真的单位时间为 1ps，精度为 1ps。想要进行仿真首先要规定时间单位，我们建议大家最好在 Testbench 里面统一规定时间单位，不要在工程代码里定义，因为不同的模块如果时间单位不同可能会为仿真带来一些问题，timescale 是 Verilog 语法中的不可综合语法。代码的第 2 行就是我们熟悉的部分了，其中第 5 行至第 10 行是我们的数据类型定义，这里我们可以看到 reg eachvec 是一个多余的信号，没有任何作用，我们也可以将它删除，接下来我们再来看第 13 行至第 18 行，这一部分就是一个模块调用，它将我们的 Verilog 模块中的信号连接到我们的 TestBench 模块中。最后，我们再来看下第 20 行至第 32 行代码，其中第 20 行至第 26 行是信号的初始化，第 28 行至第 31 行是时钟信号的生成。这里我们主要来讲讲#10000，#10000 表示的是延迟 10000ps（即 10ns），具体的延迟单位，还是要看我们的 timescale 是如何设置的。至此，整个代码都介绍完了。3.4 配置仿真功能编写完了仿真文件，接下来我们需要在 Quartus II 软件中配置仿真功能，我们在 Quartus II软件界面的菜单栏找到【Assigement】→【Settings】按钮并打开，在打开的页面中，我们找到左侧的 Simulation 点击，出现如图我们选中“Compile Test bench”，然后单击后面的【Test Benches】按钮，则出现如图 2.9所示的“Test Benches”窗口（也就是图中上面的窗口），接着我们单击【New】按钮，则会出现如图所示的“New Test Bench Settings”窗口（也就是图中下面的窗口）。在该页面中，我们将 TestBench 模块名输入到“Test bench name”和 “Top level module in test bench”的编辑栏中。接着我们在“Test bench and simulation files”下拉列表框中添加仿真文件，如图 所示，点击【Open】即可。然后单击【Add】 按钮添加到最下面的列表中如图完成后我们单击【OK】按钮，便可看到如图 2.12 所示的“Test benches”窗口的列表中出现了刚才添加的仿真文件相关信息，至此，我们仿真文件添加完成了，接着我们单击【OK】按钮，返回我们的 Quartus II 软件界面。3.5 开始功能仿真万事俱备只欠东风，经过上面这么多的操作步骤，我们终于完成了所有设置，接下来我们就可以进行仿真了，在开始仿真之前，我们这里有一点要需要注意，我们在 Quartus II 软件中实现的功能是 LED 闪烁，它的间隔时间是 1s，如果我们想要仿真这个功能，那么我们仿真软件运行时间最低就是 1s。这 1s 钟在我们看来是很短很短的，不过在仿真软件看来是很长很长的，我们的仿真软件单位可是 ps。为了便于我们仿真，这里我们需要稍微改动一下 Verilog 代码，我们需要将 parameter SET_TIME_1S = 27'd50_000_000;修改为 parameter SET_TIME_1S = 27'd50; 也就是将我们原来的 1s 钟修改成了 1us。修改完毕后，我们在 Quartus II 软件界面中的菜单栏中找到【Tools】→【Run Simulation Tool】→【RTL Simulation】按钮并点击，则会出现如图 2.13 所示界面。看到这里，也许有的朋友点击【RTL Simulation】并没有出现 Modelsim 仿真窗口界面，而是出现了如图 2.14 所示界面。出现这种错误主要是因为我们前面设置的 Modelsim 路径不对造成的，如何解决这个问题呢？我们尝试将 ModelSim-Altera 路径设置成了 C:altera13.1modelsim_asewin32aloem。这和我们刚刚设置不同的是，我们在路径的最后面添加了一个反斜杠。这时，我们再点击【RTL Simulation】按钮就会出现 Modelsim 仿真窗口界面了，这里我们需要说明的是：有的电脑不添加反斜杠是可以运行的，有的电脑不添加反斜杠是不能运行。在 Modelsim 软件启动过程中，我 们不需要任何操作，它会自动完成仿真，并给出我们所需要的波形，当波形图出现之后，我们就可以查看波形来判断设计功能是否正常了。

审核编辑 ：李倩