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1、实验一实验一1.实验目的实验目的通过实验掌握如何用 modelsim 进行功能仿真以及时序仿真。2.实验内容实验内容（1）编译代码，进行功能仿真。 （2）用 modelsim 进行代码覆盖率检查及分析，并输出覆盖率报告。 （3）用 modelsim 将 DC 综合出来的门级网表以及时序文件进行后仿真。 （4）用 do 文件自动完成仿真步骤，即脚本自动化。3.实验步骤实验步骤(1)(1)功能仿真功能仿真前仿真主旨在于验证电路功能是否符合设计要求，它不考虑门延迟与线路延迟，旨在 验证电路功能是否正确。 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
2、回车键，打开 modelsim 软件， 如下图所示选择 File 选项，点击 Filenewproject，如下图所示：然后弹出如下界面，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。Project Location 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。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，会弹出下图所示窗口，可以选择 Create New File 来在 modelsim 中直接 编辑代码文件,也可以选择 Add Existing File 加入已有的源文件。也可以通过选择 F
3、ilenewsource 来编辑源文件，如下图所示：加入源文件后，可以鼠标选择源文件，点击右键 CompileCompile Selected 来编译源文件。也可以点击直接编译源文件。选择，可以编译工程里面所有的源文件。在 Transcript 窗口中可以查看编译结果。如果有错误，可以双击错误提示，改正错误，再编译。第三步：仿真源文件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 SimulateStart Simulation 或者点击按钮，会弹出一个选择框，将 Enable Optimization 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
4、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。选择后的选择框如下图所示：在弹出的 instance 窗口中，选择测试文件点击右键，选择AddTo WaveAll items in region 将信号加到波形图中：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。（2）代码覆盖率仿真）代码覆盖率仿真Modelsim 代码覆盖率功能 Code coverage，能报告出statement（语句） 、branch（分支） 、condition（条件） 、expression（表达） 、toggle（信号翻转） 、fsm
5、（有限状态机）等多种覆盖率情况。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 compilecompile properties，如下图之后选择“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。第二步：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。第三步：仿真点工具栏中的，出现下面的窗口：（注：不要选择“Enable optimization” ）选择 Others，出现如下图所示的窗口
6、：选择“Enable code coverage”后点“ok”后出现下面的窗口：然后就可以观察结果。（3 3）后仿真后仿真后仿真是将综合出的网表文件进行仿真，检查其时序是否符合要求。第一步：加入文件并反标函数。首先将综合所映射的库文件（工作站的库文件目录为/tools/lib/smic13/SMIC0.13um/FEView_STDIO/Version1.0/STD/Verilog/）smic13.v 拷贝到工程所在的目录下。然后将综合出来的网表文件（一般是.v 文件）以及延时文件（.sdf）文件也拷贝进来。将测试文件也拷贝进来，并将这几个文件加入工程。在测试文件中加上如下函数initialb
7、egin$sdf_annotate(“路径延时文件名.sdf“,实例名)；end该函数的作用是把延时文件反标到综合网表中。第二步 编译将网表文件、库文件、延时文件以及测试文件全部编译。编译步骤与前仿真相同。第三步 仿真编译通过后，启动仿真器，步骤与前仿真相同。就可以看到带延时的仿真结果了。（4 4）脚本自动化脚本自动化DO 文件是一种脚本文件，可以一次执行多条命令。执行do 文件可以一次完成多条仿真步骤，包括编译，加信号，仿真等。下面是一个能完成简单仿真的 do 文件的实例：#compile the files(“vlog“:for verilog, “vcom“:for VHDL) vlog
8、 drink_machine.v test_drink_machine.v# Load simulation vsim work.test_drink_machine # vsim -novopt work.test_drink_machine # -novopt: dont select “Enable optimmization“.# #add wave add wave -color yellow sim:/test_drink_machine/clk add wave sim:/test_drink_machine/rst_n add wave -radix binary sim:/t
9、est_drink_machine/nickel_in add wave -format Literal sim:/test_drink_machine/dime_in add wave sim:/test_drink_machine/quarter_in add wave sim:/test_drink_machine/collect add wave sim:/test_drink_machine/dispense add wave sim:/test_drink_machine/nickel_out add wave sim:/test_drink_machine/dime_out #
10、-color: set the waves color # -format: set the waves format, it has three option: # “Logic“, “Literal“ and “Event“, if you have not# set it, the format is “Logic“. # -radix: set the signals radix notation.# # Run simulation run -all执行步骤：首先将写好的.do 文件加入到工程中，然后在modelsim 的命令界面中输入命令：do 文件名.do，如下图所示然后 mod
11、elsim 会自动执行编译仿真等操作。3.3.实验结果实验结果（1 1）功能仿真实验结果观察）功能仿真实验结果观察可以通过点击按钮将波形图解锁出来，到全屏状态也可以点击菜单栏的按钮和，将波形放大或者缩小（2 2）代码覆盖率结果观察）代码覆盖率结果观察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信息。在 workspace 窗口选择 Files 标签页并拖动滚动条到右侧，本窗口将以设计中的每一条目来显示执行覆盖统计。Missed Cove
12、rage（未覆盖到对象列表窗）窗口本窗口用于显示所选择文件未被执行的语句、分支、条件、表达式或未翻转过的信号。在 workspace 窗口的 Files 标签页中选择不同的文件，Missed Coverage 窗口的显示会随着选择的文件而更新。下图为分支覆盖的情况：下图为 statement coverage（语句覆盖率）的情况。此时选择任何一个实体在源代码窗口中显示相应的行，设计如果包含为被执行的语句或分支的行，则被粉红色高亮显示，如下图。图中包含了 Hits 和 BC 栏用来显示语句执行（statement Hits）和分支覆盖（BC）的情况。如下图所示，在主窗口菜单栏选择 ToolCod
13、e CoverageShow coverage numbe。. Hits 和 BC 栏中的每一行图标将会被数字代替，这些数字代表了该语句或分支被执行的次数。下表描述了个图标的含义：图 标描 述表示本语句已被执行过表示本行的某语句从未被执行过或表示条件语句的“真”或“假”分支未被执行过表示本行被指示不做代码覆盖统计Current Exclusion（当前不做覆盖率统计列表窗）本窗口用于列出所指定的不进行覆盖统计的所有文件和行。 设置排出文件如图，右击所选中的项，按图所示操作，操作完后，在 Current Exclusion 窗口就会出现被排除的文件，同时源代码窗口的 Hits 栏的一些行会出现，
14、表明这些行不做代码覆盖统计。在 Current Exclusion 窗口中右击需要取消排除设置的文件，选择 Cancel Selected Exclusions，恢复成原状，可以做代码覆盖率。 设置排出行如图，在源代码窗口右击 Hits 栏中需要排除行的图标，图中为 105 行，选择第一个选项。之后，在 Current Exclusion 窗口会显示出被排除的行信息，同时在源代码窗口，被排除行的 Hits 栏会出现，表明该行不做代码覆盖统计。取消排除行操作同上。Details（详细资料窗）窗口：本窗口显示了如真值表或翻转细节等详细的未被覆盖到的情况。当在 Missed Coverage 窗口中
15、选择一行，可以在 Details 窗口中查看相应的详细信息，如下图：Instance Coverage（实例覆盖列表窗）本窗口显示了每个实例的覆盖统计。Objects Window（信号窗口）在该窗口中可以查看状态翻转统计，翻转覆盖统计了信号从一个状态变换到另一个状态的次数。具体操作入下图所示：上述操作完之后出现 Objects 窗口，这样就可以查看每个信号翻转的具体情况。4.4.实验结论实验结论（1 1）查看波形图）查看波形图方法及步骤在实验步骤里面有详细描述。（2 2）创建代码覆盖率报告）创建代码覆盖率报告如下图所示，在主窗口菜单栏选择 ToolCode CoverageReports出现下图所示的子窗口（报告设置窗口） ，根据需求设置各选项和报告存放路径。点 ok 后即可查看 Code Coverage Report：
