[米联派-安路飞龙DR1-FPSOC] FPGA基础篇连载-03 安路TD结合modelsim仿真

本帖最后由 FPGA课程于 2024-9-9 18:36 编辑

软件版本：Anlogic -TD5.9.1-DR1_ES1.1
操作系统：WIN10 64bit
硬件平台：适用安路(Anlogic)FPGA
实验平台：米联客-MLKPAI-SF01-DR1M90M开发板
板卡获取平台：https://milianke.tmall.com/
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1概述

FPGA开发中对设计的代码功能进行必要的仿真可以提高研发效率，详尽的测试条件更能让一些设计隐患提前发现，所以代码的仿真在FPGA开发中非常重要，对于初学者一定不能只满足于表象的功能实现，而应该严谨的对自己编写的代码进行充分仿真验证，之后上板验证。

在进行本实验前，请提前安装好modelsim。本实验所实用的modelsim版本为modelsim-win64-10.6d-se。

实验目的：

1:掌握modelsim如何编译TD的FPGA库

2:掌握modelsim如何仿真安路

3:掌握TD软件如何设置modelsim仿真

4:掌握从TD调用modelsim的仿真方法

2仿真库的编译

以DR1器件为例，TD软件自带有仿真模型，并可在modelsim进行编译，步骤如下：

1:在 modelsim 的安装目录下，新建文件夹，如：anlogic,

2:启动 modelsim，选择 file → change directory 将路径转到 anlogic 文件夹下

3:在 modelsim 的 file → new → library下新建名为DR1的库

编辑

5:打开 compile → compile，弹出compile souce files对话框，library中选择刚建立的DR1，查找范围选择 src 下的所有文件，勾选 compile selected files together，执行编译命令

TD路径下的FPGA器件仿真库文件具体路径如下：

单击一个文件，安装ctrl+a全选，之后单击Compile

编译成功后单击Done

3使用modelsim仿真验证
3.1 方法一使用modelsim创建仿真工程

本文实验在前一个demo的基础上完整。

1: 选择 file → change directory

1:在 modelsim 中，点击 file → new → project，新建 project，如:sim_prj

2:可点击 add existing file 添加设计文件，也可点击 Create New File 创建新的设计文件，并将其添加到工程。

3:可以连续多次把需要仿真的文件都添加进来

4:点击进行编译，编译成功后，源文件的状态将会由“？”变成“✔”

5:点击 simulate → start simulate，在 work Library 中选择 testbench 文件进行仿真，如果想仿真后，在模块列表中查看各信号参数或波形的变化情况，可将“Enableoptimization”前面的勾去掉，否则，Modelsim 会将信号参数优化掉，导致信号列表为空。

6:然后选择 libraries 点击 add，选择之前编译的DR1路径。

点击 OK 进行仿真

如果波形窗口没有出来，单击View->Wave调用出来，其他窗口没有出来的也能通过这里设置

点击u_pll_test,选择需要观察到波形窗口的信号

右击，把信号添加到波形窗口

设置单步仿真10us

仿真效果

3.2 方法二使用直接编辑仿真文件仿真

除了第一种方法，对于有一定经验的工程师可以使用第二种更加便捷的方法。

首先看下本工程路径下提供了2个模板文件

cmd.do改文件可以直接在modelsim控制台中执行，其中C:/modeltech64_10.6d/anlogic/DR1就是我们前面编译好的仿真库

## part 1: create lib
vlib work
vmap work work
## part 2: load rtl
vlog -timescale 1ps/1ps -sv -f compile.f
## part 3: sim
vsim -L C:/modeltech64_10.6d/anlogic/PH1 -gui -novopt work.sim_top_tb
#vsim -voptargs=+acc work.pll_test_tb
## part 4: add wave
#do wave.do
add wave *
## part 5: show ui
view wave
view structure
view signals
## part 6: run sim
#run -all
run 1000ns

复制代码

compile.f 设置编译文件的路径，一般只要对compile.f进行修改，本工程只用到了3个文件

../01_rtl/pll_test.v
../02_sim/sim_top_tb.v
../03_ip/al_ip/mypll.v

复制代码

打开modelsim并且设置路径

选择路径

在控制台输入do cmd.do

可以看到波形完成加载

之后的仿真和前面的方法一样。

3.3 方法三使用TD联合仿真
3.3.1 仿真参数设置

TD 支持用户使用第三方工具（如 Synopsys VCS、 Mentor Graphics Modelsim 等）来进行功能验证和时序验证。TD 提供仿真所需的功能和时序模型。

在进行TD联合调试前，请根据本实验前面内容完成仿真库的编译。

以下介绍在TD软件中生成供Modelsim 仿真所需文件的流程。

1:在运行 HDL2Bit Flow 前，先设置相关参数。

2:点击 Simulation进行仿真相关的设置，设置与当前创建的工程相关联。

3.3.2 仿真文件do文件设置

1:运行 HDL2Bit Flow

对于向执行什么级别的仿真，就执行对应的HDL2Bit Flow

当 HDL2Bit Flow 运行至 Read Design 这一步时，可执行 Behavioral Simulation；

当 HDL2Bit Flow 运行至 Optimize RTL 这一步时，可执行 Post-RTL Simulation；

当 HDL2Bit Flow 运行至 Optimize Gate 这一步时，可执行 Post-Gate Simulation；

当 HDL2Bit Flow 运行至 Optimize Routing 这一步时，可执行 Post-Route Simulation。

以执行Behavioral Simulation仿真来说，只要执行Read Design 这一步，如下图

2:TD界面仿真库编译

testbench文件可以新建一个tb或者添加一个已经编写好的tb仿真文件，这里我们添加已经编写好的。

（1）Simulator：选择仿真工具，目前支持 Modelsim 以及 Questasim；

（2）Executable Path：选择仿真工具的可执行文件路径，Windows 系统的 TD 版本支持在默认状态下自动识别目标仿真工具的可执行路径，若目标仿真工具未添加到 PATH 环境变量或者需要覆盖环境变量中的路径时需要设置；

（3）Device Family：选择编译的器件库，TD 支持的器件库以界面选项为准，默认状态下选择编译所有器件库；

（4）Compiled Library Location: 选择保存编译库结果的路径，TD 将在该路径下创建相应的文件夹保存对应器件库的编译结果；

（5）Recompile：选中该选项后会对已编译过的器件库进行重新编译，默认状态不会重编译。

3:定义 testbench 文件

如点击 tools->Simulation则会弹出如下对话框，可以添加一个已经存在的

testbench文件可以新建一个tb或者添加一个已经编写好的tb仿真文件，这里我们添加已经编写好的。

勾选run，点击 OK即调用第三方仿真工具自动执行行为级功能仿真。

需要注意，调用IP的时候产生的xml文件不能用来仿真，需要注释掉。

仿真文件需要添加glbl glbl()；DR1_PHY_GSR DR1_PHY_GSR()；这两句话，不然编译可能会报错。

3.3.3 启动modelsim仿真

打开modelsim并且设置路径

选择路径

在控制台输入do fpga_prj_behavioral_sim.do

之后的仿真和前面的方法一样。

4总结

本实验演示了三种方法进行仿真，用户可以根据自己的使用习惯选择仿真方式，我比较推荐第二种方式。如果需要进行布局布线后的仿真，可以选择第三种方式。

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