ModelSim全套中文手冊

這是獻給大家的第二篇，文章詳細說明了本人近一年來，自己摸索出來的一套仿真工作流程。接觸過Modelsim這類軟件的朋友可能都會感覺上手比較困難，原因有二：一、對仿真機制不了解，對基于source+testbench的工作流程不熟悉（大多數朋友接觸FPGA仿真可能以waveform的方式）；二、對軟件的安裝和使用不熟悉，Modelsim軟件破解和平時常用軟件相比要麻煩一些，也不像常用軟件那樣易于上手。即使入門了，也不一定能夠熟練使用，相信很多朋友后仿過程中都碰到過back-annotation error的問題:)與大家一樣，我也是這樣一步步摸索出來的……
?
　　設計語言完全采用verilog, 設計工具采用ModelSim + Debussy。目前我的工作平臺是Windows, 使用的版本是ModelSim6.2a + Debussy5.3v9。

????? 為了便于管理，在文件夾的管理上采用分級管理。舉一個例子：如果頂層模塊是A1；A1劃分為B1，B2，B3；B1又劃分為C1，C2，B2劃分為C3， C4，B3劃分為C5，C6。那么一共建立10個文件夾，分別命名為A1, B1, B2, B3, C1, C2, C3, C4, C5, C6。在各文件夾中存放相應的設計源文件.v和testbench文件.v，這樣可以避免單個文件夾中文件過多，給管理上帶來不便。

????? ModelSim有三種操作模式：GUI、Command-line和Batch。GUI模式比較麻煩，又要敲鍵盤，又要點鼠標，對我這樣的懶人不合適:)而且初學者在做后仿的時候，.sdf文件的back-annotation比較難掌握。我推薦的是采用編寫.do文件或.bat文件的工作方式。. do文件的編寫可以參照ISE自動生成的.fdo(功能仿真)和.tdo(后仿)文件。通過ISE調用ModelSim進行仿真，在工程的文件夾下會生成 *.fdo和*.tdo的文件，用編輯器打開文件查看，是諸如此類的一些命令：
??? ## 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
????? 這些命令并不一定都要寫上，可以根據自己的需要加以精簡，比如一個功能仿真的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也可以查看波形圖和進行調試，但是Debussy查錯比較方便，下面說明如何利用ModelSim和Debussy進行仿真和調試。
????? 在testbench文件中initial begin后需添加兩條語句：
??? $fsdbDumpfile("test.fsdb");???? //文件名隨便起
??? $fsdbDumpvars;

????? 點擊圖標或在cmd下敲vsim啟動ModelSim GUI，在Transcript窗口cd到該模塊的文件夾下，運行do *.do(*.do為仿真的do文件，比如fsim.do)。ModelSim有個不好的地方，如果仿真波形不對，可能需要查看中間信號以便定位錯誤，這時用add wave命令添加中間信號后，需要重新run一次，才能看到這些中間信號的值。而采用Debussy查看ModelSim生成的.fsdb文件的話，添加信號后立即就可看到值，給調試帶來很大的方便。另外，Debussy還有個很有用的功能叫做active annotation，在nWave窗口點擊波形圖上的不同時間點，nTrace和nScheme的源代碼和示意圖上的表示出的信號值會隨之變化，也大大方便了查錯。關于Debussy的使用方法，請大家參考幫助文檔，我只結合自己使用的經驗強調2點：
????? 1.在打開.fsdb文件之前，先在nTrace窗口Import Design一下，選擇From File，Add所有相關的設計源文件和testbench文件，否則在nWave窗口打開.fsdb文件，用Get Signal添加信號后會顯示NF。另外，在Get Signal之前請將ModelSim關掉，否則好像還是會顯示NF。
????? 2.再強調一遍，Import Design的時候要將testbench文件也添加進去，否則啟動active annotation后，所有信號都會顯示NF!這個問題曾郁悶了我很久，所以特別提出來。

????? 可能大家都發現ModelSim的主要作用是產生.fsdb文件，我們并沒有用它來進行查錯，完全沒必要啟動GUI。這個問題我思考了很久，最后在網友 hamamdu的幫助下解決了這個問題。用文本編輯器生成一個.bat文件，文件內容和.do文件差不多，不過語句到vsim命令為止，此外vsim命令也要做一些修改，添加-c參數。下面給出一個.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
????? 運行這個.bat文件后，將會出現VSIM 1>提示，這時輸入run 4ms，回車，將提示fsdb文件產生好了。
????? 經我試驗，開啟Optimization后，對Command-line操作模式沒有影響，但是最后一條語句不可寫成vsim -c test，雖然這樣也可產生fsdb文件，但是啟動active annotation后Debussy軟件會報錯:(
????? 寫的比較倉促，大家試驗中發現什么問題，請及時提出來:)