FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真驗(yàn)證之： 功能仿真和時(shí)序仿真的區(qū)別和實(shí)現(xiàn)方法

7.4功能仿真和時(shí)序仿真的區(qū)別和實(shí)現(xiàn)方法

這里我們使用一個(gè)波形發(fā)生器作為例子，來(lái)說(shuō)明如何使用Modelsim對(duì)QuartusII生成的IPCore和相應(yīng)的HDL文件進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真。這個(gè)例子里面使用到了由QuartusII生成的一個(gè)片上ROM存儲(chǔ)單元。這種存儲(chǔ)單元和RAM一樣，都是基本的FPGA片上存儲(chǔ)單元，在以后的設(shè)計(jì)里面會(huì)經(jīng)常使用到。

7.4.1功能仿真

（1）在QuartusII中設(shè)置第三方仿真工具，選擇“Assignments－Settings－EDAToolSettings－Simulation”，選擇“ModelSim－Verilog”。如圖7.17所示。

圖7.17EDA工具設(shè)置

（2）編譯工程。編譯帶有IPCore的工程文件。

（3）編譯完成后會(huì)在工程目錄下生成“simulation－modelsim”的目錄，如圖7.18所示。其中包含了3個(gè)文件：“.vo”是仿真網(wǎng)表文件，可以用來(lái)代替設(shè)計(jì)文件；“.xrf”是Quartus編譯生成的信息文件；“.sdo”是工程延時(shí)信息。

圖7.18編譯生成文件

（4）加入仿真庫(kù)文件。

仿真庫(kù)的路徑為“C：alteraquartus50edasim_lib”，包含了如下3個(gè)仿真庫(kù)文件。

·220model.v：帶有用戶原語(yǔ)類(lèi)型的Quartus自帶的IP核的庫(kù)文件。

·altera_mf.v：Quartus自帶的IP核的庫(kù)文件。

·cyclone_atoms.v：相應(yīng)系列的器件庫(kù)。

在本例中需要添加altera_mf.v，cyclone_atoms.v兩個(gè)庫(kù)文件。

（5）編寫(xiě)測(cè)試文件（詳見(jiàn)7.5節(jié)）。

（6）將測(cè)試文件粘貼到剛才生成的目錄中，如圖7.19所示。

圖7.19添加測(cè)試文件

（7）打開(kāi)modelsim。

（8）創(chuàng)建工程并添加源文件，如圖7.20所示。

圖7.20為工程添加源文件

（9）編譯工程。結(jié)合庫(kù)文件一起進(jìn)行編譯、如圖7.21和7.22所示。

圖7.21全部編譯前

圖7.22全部編譯后

（10）修改wave.vo文件。將文件中的延時(shí)信息注釋掉，即：

//initial$sdf_annotate(WAVE_v.sdo);

（11）重新編譯wave.vo文件。

（12）打開(kāi)開(kāi)始仿真對(duì)話框，如圖7.23所示對(duì)話框。

選擇頂層模塊wave_top，開(kāi)始進(jìn)行仿真，如圖7.24所示。

圖7.23選擇開(kāi)始仿真的文件 圖7.24選擇頂層模塊文件

（13）添加信號(hào)。右鍵選擇添加信號(hào)到波形圖。并在命令行中敲入“run1ms”，按“回車(chē)”鍵，開(kāi)始仿真。結(jié)果波形如圖7.25和圖7.26所示，分別是二進(jìn)制顯示、十進(jìn)制顯示。

圖7.25二進(jìn)制顯示

圖7.26十進(jìn)制顯示

放大查看細(xì)節(jié)的波形時(shí)序，可以發(fā)現(xiàn)，功能仿真的結(jié)果是沒(méi)有延遲的，如圖7.27所示。

圖7.27功能仿真結(jié)果無(wú)延遲

7.4.2時(shí)序仿真

（1）將功能仿真第（10）步中對(duì)wave.vo文件做的注釋改回來(lái)，重新進(jìn)行編譯。

（2）重新打開(kāi)開(kāi)始仿真對(duì)話框，選擇頂層模塊，如圖7.28所示。

（3）選擇“SDF”選項(xiàng)卡，如圖7.29所示。

圖7.28選擇頂層模塊仿真 圖7.29“SDF”選項(xiàng)卡

（4）加入“.sdo”文件，將兩個(gè)SDFOptions都選中，如圖7.30所示。

圖7.30添加“.sdo”文件

（5）和功能仿真一樣，為波形窗口添加信號(hào)，開(kāi)始進(jìn)行仿真。

（6）通過(guò)波形圖，查看時(shí)序仿真的延時(shí)，如圖7.31所示。

圖7.31查看時(shí)序仿真延遲