ModelSim ...快速上手四部曲

• 建立一個新的Project ( z" P/ c$ t7 |6 d: d
  

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
+ n( G1 `1 |4 S2 \% F  [

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. k, q$ Z) F6 L1 G& i 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：7 i' l. P  ~2 T9 l9 b8 u1 f
在Workspace內按滑鼠右鍵，選擇 Add to Project \ Existing File...  (新增)
, ^+ i' U* L( _$ p; O- X                                                    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 , V$ V- t3 ?9 V
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。# H6 h  V! S& s5 f# 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)。
, O. _) W4 f" ~: ]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6 ?! J& W" b* s
  ==>   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)。  J0 y5 M; C0 d' s0 B; b3 x4 ?# t
      訊號的排列次序，可以直接用滑鼠拖曳調整。, m$ m5 ^; Q' d; K8 ^5 Y6 r* s5 A' \$ r
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)
# n3 M" {3 \' a  I                           Simulate \ Run \ Run-All          -->    跑到按 "Break" 才暫停   
% m' `, L& e' Y# ?                                                                                      -->    按"Continue Run" 則繼續                           Simulate \ Run \ Step             -->    單步執行程式 (for debugging)
3 W1 ^8 X. |- [6 w# `0 J! p% o( b                           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)
  ' p3 U% t' |; e4 R  z- x: W

"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% y" Y7 t; ^: K( I7 k
  

5-1 假設我們要看的是orig_del_bit_s1訊號，此時Dataflow window顯示如下：) K# r" F. N. {) Q

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
6 `) M( o9 A3 [& S  ]% R/ z       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：# x5 Z0 q* F9 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 ) G9 N7 P0 P9 q
  

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)
+ m! D+ J5 T5 I' \% m* X: V* Y$ `

• 儲存檔案並關閉程式 7 c9 ?/ T" [* W
  

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)   ' m; y/ t. X9 h! |: d& m" o

• 重新開啟 Project 8 W/ a# n) w% e  k1 q/ j, ]
  

File \ Open \ Project... (選擇.mpf檔) 5 Y- @1 P, `6 @, t0 T

• 進一步訊息，請參考
  ) H  ?. b+ L$ `8 }' S' i  |6 J! GHelp \ SE PDF Documentation \ Tutorials 線上使用手冊
    f- x3 ?8 u6 k2 G0 e3 I$ g" n  R2 \一些值得進一步參閱的功能：creating and viewing datasets、performance analyzer、code coverage ...
  9 `# [, i8 A/ U: m3 |. M" ~

• 如何用ModelSim產生.vcd檔(Value Change Dump)
  + R" b5 ]9 I: ^* O9 v8 G) C+ |0 s4 D

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"。+ ~4 S5 R+ \1 h$ F# \, i7 u
, n( l) n/ _) j: o

• 如何用ModelSim產生.fsdb檔 9 b$ H. @* I& ~$ Y5 O8 D
  

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"。! p7 h6 ~9 ~: F$ J- s6 b) d
/ o6 J/ }- |7 q3 C3 H
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   }' w% g4 P- h2 L: ^1 u

• 如何用ModelSim產生.vec檔 (vector file)
  4 O2 R( }5 X; \& F9 s

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"add4.vec"。
9 q- B& i- ]- R, |/ L% C5 h* H6 j5 |. w7 P