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
$ r5 v- E0 \ L, E

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
2 [2 I5 C8 l R- v0 F# P" S/ e3 B

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
& Z; G3 y& l$ t/ N" {) e 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：, i+ k' a2 w. ~4 k( v
在Workspace內按滑鼠右鍵，選擇 Add to Project \ Existing File... (新增)
. n5 o1 G# `! e7 ?% F 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 - N) d2 R: |. G8 u9 j: 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。0 }/ ~% M6 d, I+ s3 u; V/ j
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)。
5 f% Z7 Q) R) h" d f. k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
, R9 p# D8 E/ ^: a# [==> 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)。
$ T' O3 N' m7 T: D0 d 訊號的排列次序，可以直接用滑鼠拖曳調整。
9 m, u3 l/ Q# ~% i4 Q$ s 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)! _3 q/ I; \- `, k7 I0 g  O; K
                        Simulate \ Run \ Run-All       --> 跑到按 "Break" 才暫停 1 g. [# X: o4 G
                                                                                    --> 按"Continue Run" 則繼續                         Simulate \ Run \ Step          --> 單步執行程式 (for debugging)
  \4 k! c3 [: {3 t8 c( l5 |                         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) }# J: f/ E% I E- O' g- G6 {" H' D

"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 5 X) u2 s! p* ^& ~9 ~# c: i4 B

5-1 假設我們要看的是orig_del_bit_s1訊號，此時Dataflow window顯示如下：) ?0 a2 N' x* [8 v3 C D$ f8 y ^

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
; R5 n+ u+ {6 [# b 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：
. O# w5 D+ ^# a7 O- G3 C (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
+ F9 v" D4 L) u, z

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)
% G. N! @# I6 d% ?- ~

儲存檔案並關閉程式
3 z) J+ ?$ |' b+ c

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)
6 H8 f* c1 } t1 z1 p

重新開啟 Project
( h* d+ j. K W& E

File \ Open \ Project... (選擇.mpf檔) % t2 X. m8 {, z3 h, b+ M' e

進一步訊息，請參考
& W+ _5 q1 }. R. hHelp \ SE PDF Documentation \ Tutorials 線上使用手冊
) X. t' ?& l3 J% s. f一些值得進一步參閱的功能：creating and viewing datasets、peRFormance analyzer、code coverage ...
* B4 e6 G- M* q

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); \& E' I, G% k: T

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"。% v% {' q; B" w. ^+ J, b

: h( C# M* B$ Q

如何用ModelSim產生.fsdb檔 , m, o" m, u r2 v* y

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"。
; c0 ~3 \; `; X+ c
4 c2 b+ q3 W( d7 j; `5 x5 h! W X 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
$ t5 E) u5 L. k, C

如何用ModelSim產生.vec檔 (vector file)
3 Z' b+ G$ u* _. ~" [- h0 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"add4.vec"。1 g5 F. }, t% l0 H1 Q! d

+ l: J2 y$ }! C" e1 ]# M0 J4 l/ G! z