Modelsim的仿真之路(基础仿真流程)

前言

缓了一段时间,该接着开始系列记录了,这一次将开始ModelSim的仿真之路,对于学FPGA或者从业于该行业的人来说,仿真是必不可免的一件事,而仿真的工具也不少,不过感觉ModelSim推荐的指数要高很多,或许和它优化的能力有关吧~

仿真前夕

在ModelSim中对一个设计进行仿真有几种模式,基本的仿真、工程形式的仿真,还有使用多个库进行仿真,逐个进行介绍下使用步骤;

一:基础仿真步骤:

1、创建工作库

在ModelSim中,所有设计都被编译到一个库中。通常通过创建名为“work”的工作库来启动一个新的仿真,这是编译器使用的默认库名,作为已编译设计单元的目标库;

2、编译设计文件

创建工作库之后,就要将设计模块编译到其中,编译后的库格式支持在多个平台上使用,比如在Linux上编译了,然后可以不需要重新编译,就直接移到Windows上用,

3、载入且运行仿真

编译完成后,选择顶层的激励文件来加载仿真器,载入完成后,仿真界面将处于初始状态,再Run一下就可以开始仿真了~

4、对仿真结果进行Debug

Debug就是在仿真的时候,如果发现结果不是你想要的,就一步步调试了,当然,是可以借用工具滴!

二:工程形式的仿真步骤:

1、创建工程

2、添加设计文件到工程

3、编译设计文件

4、载入且运行仿真

5、对仿真结果进行Debug

可以看出来,工程形式的仿真和基础仿真很相似,多了个工程来对设计文件进行管理,其中,工作库在工程创建好后就自动生成了,如果没有使用close来关闭工程,下次启动ModelSim时,工程还会处于打开状态,都不需要再去麻烦的找了。

三:多个库的使用

除了工作库,ModelSim还有一种资源库的用法,和工作库有个明显的不同,就是工作库是处于设计文件的编译目录下,而资源库则可以处于其他位置,然后链接后就可以使用,这个资源库可以是第三方的(比如Vivado编译的库,然后在ModelSim里使用)

多个库的使用步骤再简单总结下

1、创建工程

2、添加激励文件到工程

3、编译设计文件

4、链接资源库

5、载入且运行仿真

6、对仿真结果进行Debug

如果没有使用工程的形式,就直接创建工作库替换步骤1和2就好了。

基础仿真

根据上一部分的基础仿真步骤来正式踏入仿真之路~

先准备好要仿真的文件,将文件放到自己想要的路径下(不要出现中文字符,不然要出问题),准备好之后,打开ModelSim,软件安装的版本可以根据自己情况来装,我这装的是:ModelSim DE 16.C(也还装了另外的版本),至于为什么装这个版本,看此文

Vivado与ModelSim的联合仿真

1、软件打开后,界面如下(有弹窗的话,直接Close掉就

### 功能介绍 ModelSim 是一个强大的硬件描述语言(HDL)仿真工具,支持 TCL 脚本和命令行操作来控制设计的编译、仿真和调试,可用于对硬件设计进行功能和时序仿真[^1][^3]。 ### 使用指南 #### 仿真概念 仿真一般分为前仿真与后仿真。前仿真是纯粹的功能仿真,旨在验证电路的功能是否符合设计要求,不考虑电路门延迟与线延迟;后仿真是时序仿真,指电路已映射到特定的工艺环境下,综合考虑电路的路径延迟与门延迟的影响,验证电路在一定时序条件下是否满足设计构想[^1]。 #### 使用情况 ModelSim 的使用主要分为两种情况: - 自动仿真:通过 Quartus II 软件调用 ModelSim 来进行仿真。 - 手动仿真:直接打开 ModelSim 进行仿真,不经过 Quartus II 软件。 #### 使用步骤 不管是自动仿真还是手动仿真,都遵循以下 5 个步骤(文档未详细说明这 5 个步骤内容)。 #### 独立仿真操作步骤(quartus pro 版本与 modelsim) - 新建工程:在电脑上新建个文件夹,用来存放 modelsim 工程。 - 打开软件:从 windows 开始菜单里打开 modelsim 软件 [^2]。 #### 基本命令 ModelSim 的基本命令分为设计库管理、编译、仿真控制、波形查看和调试等类别。以下是设计库管理的部分命令: ```tcl # 设置工作目录的路径 cd <directory_path> ; # <directory_path>:目标目录的路径,可以是相对路径或绝对路径。 # 创建工作库 vlib work ; # 创建名为 "work" 的工作库 vlib <library_name> ; # 创建其他库 # 设置库映射 vmap work ./work ; # 将 "work" 库映射到当前目录下的 ./work 文件夹 vmap <library_name> <path_to_library> ; # 将其他库映射到指定路径 # 显示已映射的库 vmap ; # 显示当前所有库的映射信息 ``` #### 与 Vivado 结合使用 对于使用 Xilinx 公司的 FPGA 芯片的工程,当工程量大时,可通过 Vivado 自动生成仿真库(对于 IP 核以及原语,必须通过编译生成对应的仿真库),然后在 Modelsim 中进行仿真,以提高仿真效率。具体操作是在工程引导界面点击 Tools 下的 Complie Simulation Libraries [^4]。 ### 实用设置 ``` background ==> white cursorColor ==> Gray50(灰色) gridColor ==> white selectBackground ==> Gray50 waveBackground ==> white 其他选项全为 Black 黑色 ```
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