(筆記)如何使用ModelSim作前仿真與後仿真(SOC)(QuartusII)(ModelSim)

1、Abstract本文介紹使用ModelSim做前仿真，並搭配Quartus II與ModelSim作後仿真。Introduction使用環境：Quartus II 8.1 + ModelSim-Altera 6.3g由於FPGA可重複編程，所以不少開發人員就不寫testbench，直接使用Quartus II的programmer燒進開發板看結果，或者使用Quartus II自帶的Waveform Editor進行仿真，這種方式雖然可行，但僅適用於小project，若project越寫越大，Quartus II光做fitter就很耗時間，一整天下來都在作Quartus II編譯。比較建議的方式

2、，還是學ASIC那招：寫testbench先對每個module作前仿真，再對每個module作後仿真，最後再燒入FPGA測試。這種方式的優點是：1.testbench比waveform editor可更靈活的描述電路規格。2.testbench可使用Verilog的系統函數，如$display()、$fwrite().等。但要使用testbench作仿真，單獨Qaurtus II並無法做到，就得使用ModelSim了，這又牽涉到前仿真與後仿真。所謂的前仿真，就是Quartus II的Functional Simulation，不考慮電路的門延遲與線延遲，重點在觀察電路在理想環境下的行為與設計構

3、想是否一致1。由於沒經過fitter階段，所以模擬速度很快。前仿真結果正確，並不表示將來結果結果正確，但若前仿真結果不正確，則將來結果一定不正確。所謂的後仿真，就是Quartus II的Timing Simulation，考慮了電路的門延遲與線延遲，由於經過fitter階段，所以模擬結果最為精準。但fitter在Quartus II編譯需耗費很多時間，所以建議前仿真正確後，再考慮後仿真。使用Quartus II的waveform editor作前仿真與後仿真，我就不再多談，本文主要是談如何使用ModelSim-Altera作前仿與後仿。1.使用GUI的方式在ModelSim-Altera作前仿

4、真。2.使用DO macro在ModelSim-Altera作前仿真。3.使用Quartus II + ModelSim-Altera作後仿真。Counter.v / Verilog1/*2(C) OOMusou 2008 :/oomusou blogs 34Filename : Counter.v5Compiler : Quartus II 8.1 / ModelSim-Altera 6.3g6Description : simple counter7Release : 01/30/2009 1.08*/910timescale 1ns/100ps1112module Counter (13

5、 input CLK,14 input RST_N,15 output 3:0 CNT16);1718reg 3:0 cnt;19assign CNT = cnt;2021always(posedge CLK, negedge RST_N) begin22 if (!RST_N) 23 cnt = #54h0;24 else25 cnt New ProjectStep 2：Add Existing File將Counter.v與Counter_tb.v加入Step 3：Compile All選擇Counter.v或者Counter_tb.v，按滑鼠右鍵，選擇Compile-Compile Al

6、l，編譯所有Verilog code。編譯成功。Step 4：Simulate在Library tab選擇Counter_tb，按滑鼠右鍵，選Simulate。Simulate成功。Step 5：Add Signal to Wave將欲觀察的信號從Objects加入Wave，加入clk,rst_n與cnt。最後結果。Step 6：Run 300ns最後前仿結果。2.使用DO macro在ModelSim-Altera作前仿真ModelSim也提供macro的方式，以上所有的GUI操作，都可以使用TCL script描述。Step 1與Step 2與之前一樣。Step 3：Execute Mac

7、roCounter_wave.do / ModelSim Macro 1#compile2vlog Counter.v3vlog Counter_tb.v45#simulate6vsim Counter_tb78#probe signals9add wave *1011#300 ns12run300 ns最後前仿結果。3.使用Quartus II + ModelSim-Altera作後仿真Step 1：設定Quartus II使用ModelSim-Altera作後仿真Assignments - Settings - Category ：EDA Tool Settings - Simulatio

8、n：Tool name：ModelSim-Altera選取Run gate-level simulation automatically after compilationFormat for output netlist：VerilogTime scale：1 ns Step 2：設定testbench 在同一頁的NativeLink settings選擇Compile test bench，按下TestBenches.加入Counter_tb.v。比較詭異的是，Test bench name、Top level module in test bench與Design instance na

9、me in test bench無法自己抓到，必須自己填。 Step 3：編譯與模擬 Processing - Start Compilation 完整程式碼下載Counter.7z Conclusion本文介紹了使用ModelSim作前仿真與後仿真，善用ModelSim，將可加快FPGA與SOPC的開發。See Also(原創) 如何使用ModelSim-Altera作電路模擬? (SOC) (Quartus II) (ModelSim)(原創) 如何解決在Quartus II無法使用ModelSim-Altera模擬的問題? (SOC) (Quartus II) (ModelSim)(原創) 如何做functional simulation? (SOC