ModelSim ...快速上手四部曲

mengzhuhao · 发表于 2008-10-21 20:40

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快速上手四部曲：建立Project、引進HDL Files、Compile、模擬(Simulate/Loading and Run)

建立一個新的Project
* m' ]1 z0 B2 E5 }- t# X [, ~

1-1 第一次執行程式時，可以從 [開始] \ [程式集] \ ModelSim SE \ ModelSim；或是執行ModelSim在桌面的捷徑
8 \5 ]: n' Z) b5 n9 Z

在Library標籤頁中，展開各Library就可以看到其下含的所有Package (for VHDL)，進一步以Edit打開，可檢視該Package與Package Body內容

1-2 File \ New \ Project ... 輸入project name and Location
按OK鍵後
指定的路徑下會產生一個叫"work"的預設子資料夾，還有Viterbi.cr.mti、Viterbi.mpf 兩個檔案
主操作畫面左邊的Workspace內，在原本的Library標籤外，會出現另一個Project標籤(但此時裡面內容是空的)
還會蹦出另一個"Add items to the Project"視窗

.mpf 檔儲存的是此project的相關資料，下次要開啟此project 就是利用 File \ Open \ Project... 開啟此.mpf# }! Q* a+ O- E h! P
若要移除之前建立的project，請從 File \ Delete \ Project... 移除
　
　

載入Project 的HDL source codes

按"Add items to the Project"視窗中的"Add Existing File" (或是從File \ Add to Project \ Existing Files ...)

HDL files擺放的位置，路徑名稱不能有中文，否則軟體會抓不到files
關掉"Add items to the Project"視窗，此時的Project下出現了HDL File，一堆問號表示這些檔案都還沒compile。
如果要對project新增或移除HDL File：
" {( m* i/ @) r4 [6 M在Workspace內按滑鼠右鍵，選擇 Add to Project \ Existing File... (新增)
+ P( H1 i p) a3 q) D/ r Remove from Project (移除)

Compile

在Project標籤頁內，選定任一檔案，按滑鼠右鍵選擇 Compile \ Compile All 或是直接按 icon : x/ c3 b9 P+ I4 [0 } r
Compile Out-of-Data只重新compile有修改過的檔案 (比較節省時間，故也較常用)

此刻只做Compile 還沒做Simulate，而ModelSim必須要作完Simulate (Loading)後才會把所有檔案link起來。如果compiler的結果出現有errors或warnings的訊息，直接在該訊息上雙擊，即可進一步帶出詳細的訊息說明。

如果您處理的是VHDL project，那在做Compile前，先在Project標籤頁內，選定所有檔案，按滑鼠右鍵選擇"Properties"做如下設定：

Simulate (Loading)

切換到Library標籤頁，展開"work"目錄，其下可以看到此project包含的所有檔案，檔案前的符號"M"，表示這些檔案的性質是"Module"；如果你寫的是VHDL程式那檔案前所看到的符號會變成"E"(Entity) and "A"(Architecture)。

如果compiler完，work目錄底下仍然看不到東西，無法展開，請稍等5~10秒(等程式update最新狀態)，或是按滑鼠右鍵選擇"Update"重新整理
4-1 直接以滑鼠左鍵雙擊要Simulate 的檔案，或是按滑鼠右鍵選擇Simulate。
4 R4 \9 T8 f! _# x& O) o此處選擇要Simulate (Loading)的檔案不一定要是top-level file，但如果你選的不是top-level file，project中的sub-ciricuit必須一個一個load，比較麻煩。

請注意，這裡的"Simulate"並沒有真的做模擬，只是把程式"Loading"進來，並將sub-module 彼此間 link 起來
Loading 要simulate 的檔案的動作，也可以按Simulate icon 來完成

執行以上動作時，如果再附加一個設定步驟：到Options標籤頁下，核選"Enable source file coverage"，即可在模擬的程序中，附帶幫你檢查testbench 對於 if / case conditional statement的模擬涵蓋率。
執行完Simulate (Load)的動作後，程式會自動再跳出兩個標籤頁Sim與Files，此時在Sim下可以看到整個Project的Hierarchy關係

要編輯HDL file，可以從Project(顯示檔案的狀態)或File標籤頁內雙擊HDL檔案以開啟編輯視窗(edit window)。sim標籤頁內雖然也有列出所有HDL檔案，但雙擊HDL檔案開啟的是來源視窗(source window)，不能edit。檔案編輯(修改)完成(存檔)後，回到Project標籤頁內看該檔案的狀態時，會發現它變成未compile的問號，要重新對它做compile，把目前的Simulate關掉(Simulate \ End Simulation...)，再重新 load一次，才能對新的程式做模擬。若要查看此project架構，必須切換到Sim標籤頁；不像VeriLogger Pro只要Compiler完，就可以在同一個Project畫面下看到整個project structure / hierarchy。Sim 標籤頁另外一個有趣的功能是：在Sim 標籤頁內選定哪一個module，其相對的內容會自動update 於signals、source、edit...等window (如果你有開啟這些視窗的話)。
8 l" _' {5 v+ [另外，source與edit window兩者都可用來查看模擬時的某一個變數值或設定中斷點，但前者不可編輯。
Project 標籤頁用以顯示HDL檔案的狀態(也可以開啟其編輯視窗)
Library 標籤頁用以選定要Simulate的檔案
Sim 標籤頁用以查看project structure與開啟某module的來源視窗
File 標籤頁用以開啟某HDL檔案的編輯視窗& w5 ~0 J; Q6 J5 L3 o0 l
==> 四個功能拆成四個設定頁，這是ModelSim 比較耍寶的地方。
以下，我們接著要把想觀察的訊號引出來，然後"Run" simulation ...
4-2 在Sim標籤頁內選定top-level file (system.v)，打開 signals window：View \ Signals 就可以看到top-level file的所有I/O signal。

4-3 在signals window的左半邊欄位內選定想看的訊號(如orig_bit_s1、y1_s1、y2_s1、decoded_coulmn_s1)，按滑鼠右鍵 Add to Wave \ Selected Signals，會跳出另一個"wave window"並把您想觀察的訊號都列出來

直接把signals window 的訊號拖曳到wave window 也可以 (訊號的排列次序也可以用左鍵拖曳搬移)。
h; ]" C/ U6 e: J9 H/ B& h; Y 訊號的排列次序，可以直接用滑鼠拖曳調整。1 s* f0 W. ?7 {& o: \ q
如果要看的是module / sub-module 所有訊號，4-2~4-3步驟可以一次完成：

4-4 切回主視窗，Simulate \ Run \ Run 100ns --> 預設Run length=100ns (一次跑100ns；可以更改)
" v8 x3 y: F' O" \: B8 |# e- c, K                         Simulate \ Run \ Run-All       --> 跑到按 "Break" 才暫停
; l; M" p( p9 o3 \* O7 P$ `. B! F                                                                                     --> 按"Continue Run" 則繼續                         Simulate \ Run \ Step          --> 單步執行程式 (for debugging)
: S2 Z) @+ ]$ R5 t2 u  }0 y                         Simulate \ Run \ Restart       --> 重新執行模擬

程式執行暫停或是跑到中斷點時，要查看任一訊號或變數的數值，方法有三種
從wave window查看
游標指到source or edit視窗內的該變數，即會顯示該變數當時的數值
View \ Variables
模擬結果如下

如果想要看所有波形的範圍：View \ Zoom \ Zoom Full 以滑鼠左鍵在波形顯示區域點一下，就會出現黃色的垂直座標線(cursor, 參閱step 5-4)。直接在訊號波形上雙擊，會帶出Dataflow window (step 5-3)；如果你是在紅色的(unknown)線上雙擊，還可以進一步的在Dataflow window內選定該unknown signal 的wire，按滑鼠右鍵選擇 TraceX 協助你debug
如果訊號不想以預設的二進位表示，可以在wave window內選定該訊號名稱，按滑鼠右鍵選擇Signal Properties...，然後選擇表示方法(如十進位表示Decimal)。

Dataflow window (for debugging and tracing) - I h+ H) f6 c

"Dataflow window"可用來檢視所設計的電路，其訊號的實際連接情況(Drivers / Receivers)，也就是顯示訊號在執行模擬的過程中，經過哪些程序(process)，開啟的方法有兩個：
直接雙擊wave window的訊號波形，會自動跳出dataflow window，其中顯示該訊號的連接情況；以這種方法帶出dataflow window會在下方同時顯示wave viewer，不需要的話可以從View\Show Wave取消。
從ModelSim主視窗中的View\Dataflow開啟視窗，從signals window將要看的訊號"拖曳"到Dataflow window , v& r4 u T# ?) ?% u

5-1 假設我們要看的是orig_del_bit_s1訊號，此時Dataflow window顯示如下：
6 E* W4 Y9 _# A" g- V6 Q6 |

5-2 如果想進一步察看此訊號的Receiver，選定其輸出連線(red highlight)，按 (expand net to all readers, ie. dow-stream circuit) 就會顯示如下結果： (直接以滑鼠左鍵雙擊red highlighted line也有同樣效果)

同理，可以使用查看訊號的Drivers (ie. up-stream circuit)、使用查看訊號的Drivers and Receivers。
(Erase All)：清除dataflow window
5-3 從dataflow視窗的View\Show Wave，打開embedded wave viewer
) \2 p, B* f2 ^+ F2 C8 c 選定dataflow視窗內的元件#ASSIGN#104，此時會看到wave視窗內列出該元件的所有I/O：
3 O2 M6 ?0 h' G; a( X( C1 o: U$ p (此時如果有打開edit or source window，會自動顯示出元件#ASSIGN#104在原始碼的相對位置)

5-4 執行模擬3500 ns，結果如下：可以看到此cell的輸入觸發輸出的情況

選定想要用cursor測量觸發時間點的訊號
以滑鼠左鍵在wave顯示視窗上點一下，cursor(黃色垂直線含時間座標)會自動出現
利用"Finder Previous Transition"、"Finder Next Transition"兩個icons，可以讓cursor自動貼到trigger edge，以便正確的量測觸發時間點。此功能非常便於尋找訊號的觸發/轉態點(active point)
如果想將某一個cursor快速顯示在wave window內(將顯示波形範圍移到該處)： View \ Cursors \ 選擇想跳至的cursor
5-5 如何step by step追蹤output被input觸發的情況呢?
選定想要追蹤被觸發情況的訊號
按 "Trace input net to event" icons
自動產生另一個cursor指到前一個觸發output的input時間點，多按幾次"Trace input net to event"，會看到如下圖所示的情況，兩個cursor之間的時間間距，為白色文字所顯示的100 ns。

如果只要編輯與Compile HDL file 8 [1 l( M0 ]& h0 {

File \ New \ Source \ VHDL or Verilog or Other 或是 File \ Add to Project \ New File (或是在Project標籤內，按滑鼠右鍵Add to Project \ New File) 5 k \" Y6 @4 u$ J! V. p' S) ^; d

儲存檔案並關閉程式 5 v3 }: A% Q5 v# |

File \ Save \ ... Simulate \ End Simulation... File \ Close \ Project (要先關掉simulation，project才能關掉) File \ Quit (直接Quit 最快，可以省下上面關閉Simulation、Project的動作)
$ p# q1 b" z7 g! g

重新開啟 Project
2 ^+ V2 G5 ~, ~1 U5 l& j5 {2 Z

File \ Open \ Project... (選擇.mpf檔) " n" n; ^" N: k+ ?5 w B

進一步訊息，請參考7 N/ }( y, `( C7 L
Help \ SE PDF Documentation \ Tutorials 線上使用手冊9 T3 h$ d$ A V
一些值得進一步參閱的功能：creating and viewing datasets、performance analyzer、code coverage ...7 T( ]: h: P4 N. N6 ^4 P3 J

其他用途： (以下這些做法，必須在工作站下執行，PC環境下產生的檔案不能用)

如何用ModelSim產生.vcd檔(Value Change Dump)) }& A" V) F% w* Q- ?9 f: p

在testbench內加入以下這段程式，然後執行ModelSim從compile -> Simulate -> Run -All，關閉ModelSim後，就會在工作目錄下看見"file_name.vcd"。
6 H2 J( L# R5 ?1 i
) a) I2 q$ s# |- H8 c7 R

如何用ModelSim產生.fsdb檔
6 y$ P- N2 [: |! C

在testbench內加入以下這段程式，然後執行ModelSim從compile -> Simulate -> Run -All，關閉ModelSim後，就會在工作目錄下看見"file_name.fsdb"。
$ m% R5 M$ u. T( X; ]& h
1 p. C! |8 n# g: ?3 S4 |. S 要用ModelSim產生.fsdb的條件是：跑ModelSim的環境下必須有安裝Debussy，否則ModelSim會說它看不懂"fsdbDumpfile"這個指令 : X) o; C# x; s+ Q2 l8 x( ^' d Y' p. {