modelsim实验教程Word文档下载推荐.docx
《modelsim实验教程Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《modelsim实验教程Word文档下载推荐.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
SE版和OEM版在功能和性能方面有较大差别，比如对于大家都关心的仿真速度问题，以Xilinx公司提供的OEM版本ModelSimXE为例，对于代码少于40000行的设计，ModelSimSE比ModelSimXE要快10倍；
对于代码超过40000行的设计，ModelSimSE要比ModelSimXE快近40倍。
ModelSimSE支持PC、UNIX和LINUX混合平台；
提供全面完善以及高性能的验证功能；
全面支持业界广泛的标准；
MentorGraphics公司提供业界最好的技术支持与服务。
Modelsim在IC设计中有重要作用，根据客户提出的要求定义功能后，完成代码的编写，并用modelsim进行前仿真。
前仿真通过后，对设计进行布局布线等处理，再用modelsim对设计进行后仿真。
如图1所示：
图1
Modelsim的仿真流程如图2所示，设计规格制定好之后，进行代码编写，然后对设计进行功能仿真、代码覆盖率仿真等，查看是否有不符合设计要求的地方，如果有则进行修改，继续用modelsim进行各个步骤的仿真，直到符合要求时，查看覆盖率，如果覆盖率也符合要求则结束仿真，否则修改源代码或者testbench继续仿真。
图2
实验一：
前仿真
1.实验目的
通过实验掌握如何用modelsim进行简单的功能仿真。
2.实验内容
编译代码，进行功能仿真。
3.实验原理
（1）什么是前仿真
前仿真也称功能仿真，主旨在于验证电路功能是否符合设计要求，其特点是不考虑门延迟与线路延迟，主要是验证电路与理想情况是否一致。
（2）前仿真原理
当对要仿真的目标文件进行仿真时，需要给文件中的各个输入变量提供激励源，并对输入波形进行严格的定义，这种对激励定义的文件就称为testbench，即测试文件。
Testbench，顾名思义就是测试平台的意思。
简单来说，在仿真的时候Testbench用来产生测试激励给待验证设计CDUV），或者称为待测设计CDUT），同时检查DUV的输出是否与预期的一致，达到验证设计功能的目的，如图3所示。
图3
Testbench概念的提出为我们提供了一一个很好的验证芯片的平台。
仿真因EDA工具和设计复杂度的不同而略有不同，对于简单的设计，特别是一些小规模的CPLD设计来说，一般可以直接使用开发工具内嵌的仿真波形工具绘制激励，然后进行功能仿真。
另外」种较为常用的方式是，使用HDL（硬件描述语言）编制TestbenchC仿真文件），通过波形或自动比较工具，分析设计的正确性，并分析Testbench自身的覆盖率和正确性。
基于Testbench的仿真流程如图4所示。
图4
图4基于Testbench的仿真流荐
从图中可以清晰地看出Testbench的主要功能：
（1）为DUT（DesignUnderTest，待测试设计）提供激励信号：
（2）正确实例化DUT;
（3）将仿真数据显示在终端或者存为文件，也可以显示在波形窗口中以供分析检查;
（4）复杂设计可以使用EDA工具，或者通过用户接口自动比较仿真结果与理想值，实现
结果的自动检查。
前两点功能主要和Testbench的编写方法或CodingStyle相关，后两点功能主要和仿真工具的功能特性及支持的用户接口相关。
如何编写规范、高效、合理的测试激励是本章所要论述的重点问题。
另外个Testbench设计好以后，可以为芯片设计的各个阶段服务。
比如在对RTL代
码、综合同表和布线之后的网表进行仿真的时候，都可以采用同一个Testbench。
4.实验步骤
第一步：
打开modelsim软件并建立工程
登陆工作站后，进入命令界面，输入命令vsim，按回车键，打开modelsim软件，如图5所示
图5
选择File选项，点击File-->
new-->
project，如图6所示：
图6
然后弹出如图7所示界面，需要给所建立的工程起名，为了方便管理，工程名可以与顶层模块名字相一致。
ProjectLocation一栏表示的是工程所在目录，work代表工作库，里面包含所有编译过的文件。
图7
输入工程名，并确定了工程所在位置后，点OK。
第二步：
加入源文件并编译
建立好工程后，会弹出图8所示窗口，可以选择CreateNewFile来在modelsim中直接编辑代码文件,也可以选择AddExistingFile加入已有的源文件。
图8
也可以通过选择File-->
source来编辑源文件，如图9所示：
图9
加入源文件后，可以鼠标选择源文件，点击右键Compile-->
CompileSelected来编译源文件。
如图10所示：
图10
也可以点击直接编译源文件。
如图11所示:
图11
选择，可以编译工程里面所有的源文件。
如图12所示：
图12
在Transcript窗口中可以查看编译结果。
如图13所示：
图13
编译的目的是查看编写的源代码是否有语法错误。
编译只能检查语法错误，不能检查功能错误。
如果编译出来有错误，可以双击错误提示，改正错误，再编译。
如图14所示：
图14
第三步：
仿真
编译成功证明源代码没有语法错误，启动仿真器对源文件进行仿真。
选择Simulate-->
StartSimulation或者点击按钮，会弹出一个选择框，将EnableOptimization选项勾掉，这是仿真优化选项，会对时钟等进行优化，在功能仿真阶段不需要优化时钟，在后续布局布线中会对其进行优化。
同时要选择仿真的测试文件在work工作库下，选择测试文件，点击OK。
选择后的选择框如图15所示：
图15
在弹出的instance窗口中，选择测试文件点击右键，选择Add-->
ToWave-->
Allitemsinregion将信号加到波形图中，如图16所示：
图16
加入信号后，点击按钮进行仿真，点击按钮可以停止仿真，查看波形图。
如图17所示：
图17
5.实验结果
图18
可以通过点击按钮将波形图解锁出来，到全屏状态，如图19所示
图19
也可以点击菜单栏的按钮和，将波形放大或者缩小，如图20所示
图20
6.问题
（1）仿真时EnableOptimization选项是什么意思？
为什么不勾选这个选项？
（2）Testbench是什么意思？
在仿真中有什么作用？
一个完善的Testbench包括哪些？
实验二：
代码覆盖率
通过实验，掌握如何用modelsim进行代码覆盖率的仿真。
用modelsim进行代码覆盖率检查及分析，并输出覆盖率报告。
4.实验原理
（1）什么是代码覆盖率
代码覆盖率是验证激励是否完备，检验代码质量的一个重要手段。
测试激励的代码覆盖率至少要达到95%以上，才能基本认为代码在逻辑上是通过质量控制的。
如果代码覆盖率较低，则说明仿真没有执行到所有的代码或者测试文件有缺陷。
（2）使用代码覆盖率的目的
代码覆盖率是保证高质量代码的必要条件。
它能有效地衡量测试文件的质量，是仿真效率的一个重要标准。
（3）如何提高代码覆盖率
代码行覆盖和分值覆盖即使达到100%，也不能肯定的说代码已经得到100%的验证。
除非所有的分值覆盖都能进行组合遍历。
在一个大的设计中，只通过一个激励就验证完一个设计或者模块是不现实的。
一方面是从逻辑功能上难以做到。
另一方面是因为如果在一个激励中包括了各种情况，整个仿真过程的速度会非常慢。
所以，一般做法是每个激励只验证电路功能的某个方面，整个电路功能的验证由数个激励完成。
在验证过程中，如果用互斥机制去验证，则能够大大提高代码的覆盖率。
（4）modelsim中的代码覆盖率
Modelsim的代码覆盖率不但能记录各个激励对代码的行覆盖和分值覆盖，而且能够将各个激励的覆盖记录进行合并，做到对覆盖率的全检测。
Modelsim代码覆盖率有如下几种类型：
statement（语句）
分别检查每一行中每一个语句的执行。
branch（分支）
检测每个条件语句如“if/then/else/”以及“case”语句的执行。
condition（条件）
分析“if”中的选项以及多重语句。
expression（表达式）
分析赋值语句右边的表达式
toggle（信号翻转）
检测一个逻辑节点从一个状态转变到另一个状态的次数（如0->
11->
Z等）
fsm（有限状态机）
检测在仿真过程中达到了多少个状态；
检测在状态机仿真过程中有多少次状态变化；
Modelsim代码覆盖率功能Codecoverage，能报告出statement（语句）、branch（分支）、condition（条件）、expression（表达）、toggle（信号翻转）、fsm（有限状态机）等多种覆盖率情况。
5.实验步骤
第一步：
编译选项
在Modelsim的Workspace里选中需要查看代码覆盖率的文件，然后点击右键选择compile—>
compileproperties，如21所示：
图21
之后选择“Coverage”选项，出现下图所示的窗口，根据需要选择选项，这里选statement、branch、condition、expression和toggle。
选完点ok。
如图22所示：
图22
编译
点工具栏中的，编译所有的选中的文件，成功后进行下面的步骤。
点工具栏中的，出现图23所示的窗口：
图23
（注：
不要选择“Enableoptimization”）
选择Others，出现如图24所示的窗口：
图24
选择“Enablecodecoverage”后点“ok”后出现图25所示的窗口：
图25
然后就可以观察结果。
下面介绍反映代码覆盖率情况的各个窗口。
Workspace窗口
在workspace窗口选择Files标签页并拖动滚动条到右侧，设计的每个文件显示了语句、分支、条件和表达式等语句的执行覆盖率汇总统计
升级会员 