浅析基于Modelsim FLI接口的协同仿真技术

1、浅析基于modelsim fli接口的协同仿真技术协同就是利用仿真工具提供的外部接口，用其它程序设计语言(非hdl语言，如c语言等)编程，用辅助仿真工具举行仿真。modelsim 提供了与c语言的协同仿真接口。以windows平台为例，用户可通过modelsim 提供的c语言接口函数编程，生成动态链接库，由modelsim 调用这些动态链接库举行辅助仿真，1所示。图1 协同仿真暗示图2 modelsim及fli接口介绍modelsim是model technology( graphics的子公司)的hdl硬件描述语言仿真软件，可以实现、以及vhdl-verilog混合设计的仿真。除此之外，mo

2、delsim 还能够与c语言一起对hdl设计文件实现协同仿真。同时，相对于大多数的hdl仿真软件来说，modelsim 在仿真速度上也有显然优势。这些特点使modelsim 越来越受到设计者、尤其是设计者的青睐。modelsim的fli(foreign language interface)接口，提供了c语言动态链接程序与仿真器的接口，可以通过c语言编程对设计文件举行辅助仿真。3 协同仿真系统的结构及意义modelsim与c语言协同仿真，一是用于产生测试向量，避开手工编写测试向量的繁琐；二是可以按照程序计算结果自动检查仿真结果正确与否；三是模拟其它模块(如ram)的功能，在系统级对设计文件仿真

3、。实践中普通是把一和二结合在一起，用程序产生仿真向量，一方面输出给设计文件作为输入，另一方面由程序本身对该向量计算，把得到的结果与仿真器的输出结果比较，检查规律是否正确，2所示。至于模拟功能，现在已经有一些通用芯片的模拟程序，如denali可以模拟ram的功能。另外，用户也可以利用modelsim 提供的编程接口自己模拟一些芯片的行为，然后与设计文件衔接到一起仿真。图2 语言测试程序对vhdl设计文件的协同仿真结构图4 对vhdl设计文件的协同仿真4.1 构成框图仿真文件的构成3所示，包括hdl文件和动态链接库(即c程序)。图中c程序对应的vhdl文件要负责声明对应的动态链接库文件名及初始化函

4、数，另外还可以给出一些调用参数。动态链接中用到的输入输出信号也要在对应的vhdl文件中声明。例如，假定有一个dll文件名为sim.dll，对应的初始化函数为sim_init，有输入信号in1、in2，输出信号out1、 out2，可以这样编写对应的vhdl文件(sim.vhd):library ieee；use ieee.std_logic_1164.all；entity sim isport(in1 :in std_logic；in2 :in std logic；out1 :out std_logic；out2 :out std_logic；)；end entity sire；archite

5、cture dll of sim isattribute foreign :string；attribute foreign of dll :architecture is sim_initsim.dll”beginend；仿真时，仿真器对顶层的hdl文件举行仿真，并按照各vhdl文件的动态链接库声明来调用、执行相应的动态链接库。4.2 动态链接库的程序结构利用modelsim仿真时，可按照vhdl文件的声明，调用dll文件(如sim.dll)。在vhdl文件中已经给出了调用文件(sim.dll)和初始化函数名(如sim_init)，modelsim 按照这些信息，调用sim.dll中的sim

6、_init函数，完成初始化工作。初始化包括:初始化全局变量；设置vhdl输入输出信号与c程序变量的对应关系；设置输出信号的一些初始状态(mti_scheduledriver)；设置在仿真器重新仿真(restart)和仿真器退出仿真(quit)等状况下执行的一些函数(mti_addrestartcb和 mti_addquitcb等)，如释放动态申请内存等；设置敏感表，给出在某些信号发生变幻(如时钟升高沿等)时执行的函数。其它。c程序的设计步骤如下:(1)包含头文件，包括c程序常用的一些头文件和modelsim 给出的外部语言接口头文件mti.h。modelsim 给出的外部接口函数解释、类型定义

7、等都在mti.h中。(2)定义自己的结构体，这一点主要是为了编程便利，例如输入输出信号对应的变量在各函数中基本上都会用到，可以把这些变量定义成一个结构，便于参数传递。(3)编写初始化函数初始化函数的定义为:init_func(mtireginoidt region,char *param,mtiinterfacelistt *generics,mtiinterfacelistt *ports)各参数的意义可以参阅modelsim用户手册。下面结合上面给出的初始化函数要完成的任务举行具体解释。a.初始化全局变量(略)b.设置vhdl输入输出信号与c程序变量的对应关系。这是通过调用mti_find

8、port函数实现的。mti_findport函数定义为:mfisignalidt mti_findport(mtiinterfacelistt *list,char *name)；例如，定义输入输出信号对应的结构ip:portstruct ip；就可以用:ip_in1=mti_findport(ports,in1)；来实现输入信号in1与变量in1的对应关系。对输出信号来说，它的目的是产生驱动。因此，这些变量(out1和out2)除了要找到对应的输出信号外，还要驱动这些信号。对信号的驱动可以通过调用mti_createdriver函数来实现。该函数的定义为:mtidriveridt mti_c

9、reatedriver(mtisignalidt sig)；因为这些变量普通只用于对外驱动，因此可以容易写成下面的形式:ip.out1 = mti+ createdriver(mti_findport(ports,out1)；c.调用mti_scheduledriver函数，设置输出信号的初始状态。mti_scheduledriver函数的定义为:void mti_scheduiedriver(mtidriveridt driver,long value,mtidelaytdelay,mtidrivermodet mode)；其中，driver是输出信号对应的变量名，如ip.out1和ip.o

10、ut2；value是要设置(驱动)的值，如高电平(1，对应 value为3)、低电平(0，对应value为2)、高阻(z，对应value为4)、未赋值(u，对应value为0)等等；delay 是从当前时光开头到把信号驱动成给定值(value)的等待时光，单位与仿真器当前用法的最小时光单位相同；mode为信号模式，有两个值可供挑选:mti_inertial或者是mti_transport，分离对应于标准vhdl语言的inertial和transport。例如，设置信号 out1的初始状态为低电平:mti_scheduledriver(ip.out1,2,0,mti_inertial)；d.设置

11、在仿真器重新仿真(运行指令restart)或退出仿真(运行指令quit-sim)等状况下调用的函数。这一部分主要是为了释放内存或者保存当前状态等。以restart为例，假设在程序中用malloc申请了存储空间buf，在仿真器restart时需要释放，就可以用以下的函数调用来注册:mti_addrestartcb(free,buf)；注册后，当仿真器运行指令restart时就会调用free(buf)。其它一些函数可以参照modelsim的用户手册这里不再详述。e.设置敏感表，给出在某些信号发生某些变幻时(如时钟升高沿等)执行的函数。例如，在输入信号in1发生变幻时，要执行函数 in1_chang

12、e(in1_change为用户定义好的函数)，可以这样定义:processed proc；proc=mti_createprocess(p_in 1 change,in1_change，&ip)；mti_sensitize(proc,ip.in1,mti_event)；也就是说，先创建进程，然后设置敏感表。当满足敏感表的条件时，仿真器就会执行该进程。mti_createprocess函数的定义为:mtiprocessldt mti_createprocess(char *name,mtivoidfuncptrt func,void * param)；其中，name是将要在仿真器窗口中显示的名称

13、；func是要执行的函数；后面的param是要传给func的参数。 mti_sensitize的定义为:void mti_sensitize(mtiprocessidt proc,mtisignalidt sig,mtiprocesstriggert when)；其中，proc为调用mti_createprocess的返回值；sig为信号名，即vhdl文件的输入输出信号对应于c程序的变量；when可以取mti_event或者mti_active两种值。4.3 c程序的编译对windows平台，采纳的编译器是microsoftvisual c+，并用如下的指令举行编译:cl -c -i app.clink -dll -export: app.objmodeltech.lib上面的是modelsim 的安装名目，是c程序的初始化函数名，如我们给出的sim.c的sim_init。编译之后就可以生成.dll文件。仿真向量是用c语言还是用hdl挺直产生，要视设计者的应用而定，选取最容易的