FPGA系统设计的仿真验证之： 功能仿真和时序仿真的区别和实现方法

7.4功能仿真和时序仿真的区别和实现方法

这里我们使用一个波形发生器作为例子，来说明如何使用Modelsim对QuartusII生成的IPCore和相应的HDL文件进行功能仿真和时序仿真。这个例子里面使用到了由QuartusII生成的一个片上ROM存储单元。这种存储单元和RAM一样，都是基本的FPGA片上存储单元，在以后的设计里面会经常使用到。

7.4.1功能仿真

（1）在QuartusII中设置第三方仿真工具，选择“Assignments－Settings－EDAToolSettings－Simulation”，选择“ModelSim－Verilog”。如图7.17所示。

图7.17EDA工具设置

（2）编译工程。编译带有IPCore的工程文件。

（3）编译完成后会在工程目录下生成“simulation－modelsim”的目录，如图7.18所示。其中包含了3个文件：“.vo”是仿真网表文件，可以用来代替设计文件；“.xrf”是Quartus编译生成的信息文件；“.sdo”是工程延时信息。

图7.18编译生成文件

（4）加入仿真库文件。

仿真库的路径为“C：\altera\quartus50\eda\sim_lib”，包含了如下3个仿真库文件。

·220model.v：带有用户原语类型的Quartus自带的IP核的库文件。

·altera_mf.v：Quartus自带的IP核的库文件。

·cyclone_atoms.v：相应系列的器件库。

在本例中需要添加altera_mf.v，cyclone_atoms.v两个库文件。

（5）编写测试文件（详见7.5节）。

（6）将测试文件粘贴到刚才生成的目录中，如图7.19所示。

图7.19添加测试文件

（7）打开modelsim。

（8）创建工程并添加源文件，如图7.20所示。

图7.20为工程添加源文件

（9）编译工程。结合库文件一起进行编译、如图7.21和7.22所示。

图7.21全部编译前

图7.22全部编译后

（10）修改wave.vo文件。将文件中的延时信息注释掉，即：

//initial$sdf_annotate(WAVE_v.sdo);

（11）重新编译wave.vo文件。

（12）打开开始仿真对话框，如图7.23所示对话框。

选择顶层模块wave_top，开始进行仿真，如图7.24所示。

图7.23选择开始仿真的文件 图7.24选择顶层模块文件

（13）添加信号。右键选择添加信号到波形图。并在命令行中敲入“run1ms”，按“回车”键，开始仿真。结果波形如图7.25和图7.26所示，分别是二进制显示、十进制显示。

图7.25二进制显示

图7.26十进制显示

放大查看细节的波形时序，可以发现，功能仿真的结果是没有延迟的，如图7.27所示。

图7.27功能仿真结果无延迟

7.4.2时序仿真

（1）将功能仿真第（10）步中对wave.vo文件做的注释改回来，重新进行编译。

（2）重新打开开始仿真对话框，选择顶层模块，如图7.28所示。

（3）选择“SDF”选项卡，如图7.29所示。

图7.28选择顶层模块仿真 图7.29“SDF”选项卡

（4）加入“.sdo”文件，将两个SDFOptions都选中，如图7.30所示。

图7.30添加“.sdo”文件

（5）和功能仿真一样，为波形窗口添加信号，开始进行仿真。

（6）通过波形图，查看时序仿真的延时，如图7.31所示。

图7.31查看时序仿真延迟