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7.2??ModelSim仿真工具簡介
ModelSim是Model?Technology（Mentor?Graphics的子公司）的DHL硬件描述語言的仿真軟件，該軟件可以用來實現(xiàn)對設(shè)計的VHDL、Verilog或者是兩種語言混合的程序進(jìn)行仿真，同時也支持IEEE常見的各種硬件描述語言標(biāo)準(zhǔn)。
無論從友好的使用界面和調(diào)試環(huán)境來看，還是從仿真速度和仿真效果來看，ModelSim都可以算得上是業(yè)界最優(yōu)秀的HDL語言仿真軟件。它是惟一的單內(nèi)核支持VHDL和Verilog混合仿真的仿真器，是做FPGA/ASIC設(shè)計的RTL級和門級電路仿真的首選；它采用直接優(yōu)化的編譯技術(shù)，Tcl/Tk技術(shù)和單一內(nèi)核仿真技術(shù)，具有仿真速度快，編譯代碼與仿真平臺無關(guān)，便于IP核保護(hù)和加快程序錯誤定位等優(yōu)點。
Modelsim最大的特點是其強(qiáng)大的調(diào)試功能。
·??先進(jìn)的數(shù)據(jù)流窗口，可以迅速追蹤到產(chǎn)生錯誤或者不定狀態(tài)的原因。
·??性能分析工具幫助分析性能瓶頸，加速仿真。
·??代碼覆蓋率檢測確保測試的完備。
·??多種模式的波形比較功能。
·??先進(jìn)的Signal?Spy功能，可以方便地訪問VHDL、Verilog或者兩者混合設(shè)計中的底層信號。
·??支持加密IP。
·??可以實現(xiàn)與MATLAB的Simulink的聯(lián)合仿真。
目前常見的Modelsim分為幾個不同的版本：ModelSim?SE、ModelSim?PE、ModelSim?LE和ModelSim?OEM。
如圖7.3所示，Modelsim的用戶界面和一般的Windows窗口相似，由上到下依次為：標(biāo)題欄、菜單欄，工具欄，工作區(qū)和狀態(tài)欄。
圖7.3??Modelsim界面
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7.2.1??標(biāo)題欄
標(biāo)題欄位于整個用戶界面的最上方，標(biāo)題欄的左邊顯示當(dāng)前程序的名稱，右邊用來控制用戶界面的大小，包括最小化、最大化和關(guān)閉3種功能按鈕。
7.2.2??菜單欄
菜單欄里面一共有8個菜單選項，分別是：File（文件）、Edit（編輯）、View（視圖）、Compile（編譯）、Simulate（仿真）、Tools（工具）、Window（窗口）、Help（幫助）。下面分別具體介紹。
1．“File”菜單
文件菜單通常包含了對工程及文件等的操作。ModelSim的文件菜單包含的命令有：New（新建）、Open（打開）、Close（關(guān)閉）、Import（導(dǎo)入）、Save（保存）、Delete（刪除）、Change?Directory（更改路徑）、Transcript（對腳本進(jìn)行管理）、Add?to?Project（為工程添加文件）、Recent?Directories（最近幾次的工作路徑）、Recent?Projects（最近幾次工程）、Quit（退出）。
（1）新建文件命令（File/?New）。
單擊File/?New命令，將會出現(xiàn)一個子菜單，共包含4個選項。
·??單擊“Folder”（新建文件夾）后，會出現(xiàn)對話框，提示輸入新建的文件夾的名字，即可在當(dāng)前目錄下新建一個文件夾。
·??單擊“Source”（新建源文件）后，會出現(xiàn)源文件類型的選項（VHDL、Verilog、Other），單擊可分別新建對應(yīng)格式的源文件。
·??單擊“Project”（新建工程）后，會出現(xiàn)對話框，提示在“Project?Name”處輸入新建工程的名稱，在“Project?Location”處指定新建工程的存放路徑。在“Default?Library?Name”處指明默認(rèn)的設(shè)計庫的名稱，用戶設(shè)計的文件將編譯到該庫中。
·??單擊“Library”（新建一個庫）后，會出現(xiàn)對話框，提示選擇“Create?a?New?library?and?a?logical?mapping?to?it”（新建一個庫并建立一個邏輯映像）或“A?map?to?an?existing?library”（新建一個到已存在庫的映像）。在“Library?name”處輸入新建庫的名稱，在“Library?physical?name”處輸入存放庫的文件名稱。?
（2）Open（打開文件）。
單擊會出現(xiàn)子菜單選擇打開File（文件）、Project（工程）及Dataset（WLF文件）。?
（3）Close（關(guān)閉）。
單擊會出現(xiàn)子菜單選擇關(guān)閉Project（工程）或Dataset（仿真數(shù)據(jù)文件）。
（4）Import（導(dǎo)入）。
導(dǎo)入新的庫。在進(jìn)行某些仿真時需要的一些仿真庫可以通過該方法導(dǎo)入，根據(jù)提示指定仿真庫的路徑及目標(biāo)庫路徑，一步一步操作完成。注意ModelSim安裝目錄下的modelsim.ini文件不能為只讀，該文件保存了ModelSim的一些設(shè)置信息
（5）Save（保存）。
保存當(dāng)前仿真數(shù)據(jù)。
（6）Delete（刪除）。
刪除指定的工程，即刪除.mpf文件，.mpf是ModelSim工程的后綴名。
（7）Change?Directory（改變路徑）。
改變當(dāng)前工作路徑，ModelSim使用的是絕對路徑，而不是相對路徑。這與ISE不同。在ISE中，用戶可以將設(shè)計的整個目錄復(fù)制到其他任何地方，只要目錄完整，可以直接打開工程文件。而在ModelSim中，若將整個目錄復(fù)制到其他地方，打開工程時其指向仍為原來工程的地址，可以通過更改路徑來設(shè)置新的路徑。
（8）Transcript（腳本）。
單擊會出現(xiàn)子菜單，可選擇操作Save?Transcript（保存主窗口中腳本）、Save?Transcript?As（把主窗口中腳本另存為一個新文件）或Clear?Transcript（清除主窗口中的腳本）。
（9）Add?to?Project（添加到工程）。
單擊會出現(xiàn)子菜單，可選擇操作File（添加文件到當(dāng)前工程）、Simulation?Configuration（添加設(shè)定的仿真配置）或Folder（添加文件夾）。
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（10）Recent?Directories（最近幾次工作路徑）。
可以從中選取最近幾次的工作路徑。
（11）Recent?Projects（最近幾次工程）。
可以打開最近幾次的工程。
（12）Quit（退出）。
退出Modelsim。
2．“Edit”菜單
類似于Windows應(yīng)用程序，在編輯菜單中包含了對文本的一些常用的操作。
（1）Copy（復(fù)制）。
復(fù)制選中的文檔
（2）Paste（粘貼）。
把剪切或復(fù)制的文檔粘貼到當(dāng)前插入點之前。
（3）Select?All（全選）。
選中主窗口中所有的抄本文檔。
（4）Unselect?All（取消全選）。
取消已選文本的選中狀態(tài)。
（5）Find（查找）。
在命令窗口中查找字符或字符串。
3．“View”菜單
類似于其他Windows應(yīng)用程序，視圖菜單可以控制在屏幕上顯示哪些窗口。
（1）All?Windows（所有窗口）。
打開所有的ModelSim窗口，試一下該命令會發(fā)現(xiàn)ModelSim打開了許多窗口，包括波形窗口、信號列表窗口、源文件窗口等。
（2）Dataflow（數(shù)據(jù)流）。
打開Dataflow窗口，在該窗口中顯示數(shù)據(jù)的流向。
（3）List（列表）。
打開列表窗口。
（4）Process（進(jìn)程）。
打開過程窗口，該窗口顯示了設(shè)計中的進(jìn)程所在的位置。
（5）Signals（信號）。
打開信號窗口。該窗口顯示了設(shè)計中所有信號的列表。
（6）Source（源文件）。
打開源文件窗口，可以在源文件窗口中顯示設(shè)計中使用的源文件。
（7）Structure（結(jié)構(gòu)）。
打開結(jié)構(gòu)窗口，該窗口以列表方式顯示了設(shè)計中所有到的結(jié)構(gòu)，雙擊某一結(jié)構(gòu)，可以查找定義該結(jié)構(gòu)的語句。
（8）Variables（變量）。
打開變量窗口，該窗口以列表方式顯示了設(shè)計中定義的所有變量。
（9）Wave（波形）。
打開波形窗口，這是我們仿真時經(jīng)常需要查看的窗口，在其中顯示了輸入和輸出的波形。
（10）Dataset。
打開Dataset瀏覽器來打開、關(guān)閉、重命名或激活一個Dataset。用戶在使用的時候會發(fā)現(xiàn)沒有什么變化，這時候可以看看Workspace窗口下是不是多了一個選項卡。該選項卡顯示的內(nèi)容與Structure窗口顯示的完全相同。
（11）Coverage（覆蓋率）。
查看仿真的代碼覆蓋率。
（12）Active?Processes（活動的進(jìn)程）。
當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程。
（13）Workspace（工作區(qū)）。
打開當(dāng)前的工作區(qū)。
（14）Encoding（編碼）。
以不同的編碼查看。
（15）Properties。
顯示工作區(qū)中選中對象的屬性。
4．“Compile”菜單
（1）Compile（編譯）。
把HDL源文件編譯到當(dāng)前工程的工作庫中。
（2）Compile?Options（編譯選項）。
設(shè)置VHDL和Verilog編譯選項，例如可以選擇編譯時采用的語法標(biāo)準(zhǔn)等。
（3）Compile?All（全編譯）
編譯當(dāng)前工程中的所有文件。
（4）Compile?Select（編譯選中的文件）
編譯當(dāng)前工程中的選中文件。
（5）Compile?Order（編譯順序）
設(shè)置編譯順序，一般系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)計對VHDL自動生成編譯順序，但對于Verilog需要指定編譯順序。
（6）Compile?Report（編譯報告）
有關(guān)工程中已選文件的編譯報告。
（7）Compile?Summary（編譯摘要）
有關(guān)工程中所有文件的編譯報告。
5．“Simulate”菜單
這里的編譯及運行命令類似于Visual?Ctf等高級語言的調(diào)試時候的命令。
（1）Simulate（仿真）。
裝載設(shè)計單元。
（2）Simulation?Options（仿真選項）。
設(shè)置仿真選項。
（3）Run（運行）。
·??Run?***ns：在該仿真時間長度內(nèi)進(jìn)行仿真。若要改變長度，可在Simulation?Options中設(shè)置或在工具欄中修改。
·??Run-All（運行所有仿真）：進(jìn)行仿真，直到用戶停止它。
·??Continue（繼續(xù)）：繼續(xù)仿真。
·??Run-Next（運行到下一事件）：運行到下一個事件發(fā)生為止。
·??Step（單步）：單步仿真。
·??Step-Over：仿真至子程序結(jié)束。
·??Restart：重新開始仿真，重新加載設(shè)計模塊，并初始化仿真時間為零。
（4）Break（停止）。
停止當(dāng)前的仿真。
（5）End?Simulation（結(jié)束仿真）。
結(jié)束當(dāng)前仿真。
6．“Tools”菜單
（1）Waveform?Compare（波形比較）。
在子菜單中有具體進(jìn)行波形比較的命令。
（2）Coverage（覆蓋率）。
測試仿真的代碼覆蓋率，所謂代碼覆蓋率是指仿真運行到當(dāng)前已運行的代碼占所有代碼的比例，當(dāng)然是越接近100%越好。
（3）Breakpoints（斷點設(shè)置）。
單擊此選項出現(xiàn)斷點設(shè)置對話框，設(shè)置斷點。
（4）Execute?Macro（執(zhí)行宏文件）。
所謂的宏文件就是保存后的腳本，腳本保存起來，以后可以利用該命令來重新執(zhí)行。
（5）Options（選項）。
·??Transcript?File：設(shè)置腳本文件的保存。
·??Command?History：命令歷史。
·??Save?File：保存腳本文件。
·??Saved?Lines：限制腳本文件的行數(shù)。
·??Line?Prefix：設(shè)置每一行的初始前綴。
·??Update?Rate：設(shè)置狀態(tài)條的刷新頻率。
·??ModelSim?Prompt：改變ModelSim的命令提示符。
·??VSIM?Prompt：?改變VSIM的命令提示符。
·??Paused?Prompt：?改變Paused的命令提示符。
·??HTML?Viewer：設(shè)置打開在線幫助的文件。
（6）Edit?Preferences（編輯參數(shù)選?。?。
設(shè)置編輯參數(shù)。
（7）Save?Preferences（保存參數(shù)選?。?/p>
設(shè)置保存用的參數(shù)。
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7．“Window”菜單
（1）Initial?Layout（初始化版面）。
恢復(fù)所有窗口到初始時的大小和位置。
（2）Cascade（層疊）。
使所有打開的窗口層疊。
（3）Tile?Horizontally（水平平鋪）。
水平分隔屏幕，顯示所有打開的窗口。
（4）Tile?Vertically（垂直平鋪）。
垂直分隔屏幕，顯示所有打開的窗口。
（5）Layout?Style（版面格式）。
·??Default（默認(rèn)格式）：與Initial?Layout格式相同。
·??Classic（經(jīng)典格式）：采樣低于5.5版本的格式。
·??Cascade：與Cascade格式相同。
·??Horizontally：與Tile?Horizontally格式相同。
·??Vertically：與Tile?Vertically格式相同。
（6）Icon?Children。
除了主窗口之外的其他窗口縮為圖標(biāo)。
（7）Icon?All。
將所有窗口縮為圖標(biāo)。
（8）Deacon?All。
將所有縮為圖標(biāo)的窗口還原。
8．“Help”窗口
（1）About?ModelSim。
顯示ModelSim的版本、版權(quán)等信息。
（2）Release?Notes。
顯示ModelSim的版本發(fā)布信息。
（3）Welcome?Menu。
顯示歡迎畫面。
（4）PDF?Documentation。
在子菜單中可以選擇ModelSim的PDF文檔。
SE?HTML?Documentation：ModelSim的超文本文檔。
（5）Tcl?Help：Tcl幫助文檔。
Tcl是Tools?Command?Language的縮寫，它是一種可擴(kuò)充的命令解釋語言，具有與C語言的接口和命令的能力，應(yīng)用非常廣泛，這方面也有專門的書籍。
（6）Tcl?Man?Pages：Tcl主頁面。
（7）Technotes：技術(shù)文檔。
7.2.3??工具欄
ModelSim的工具欄如圖7.4所示。從左到右依次為：打開、復(fù)制、粘貼、編譯選定、編譯全部、仿真、停止仿真、重新開始仿真、仿真步長、運行一步、繼續(xù)運行、運行所有、單步執(zhí)行、主程序的單步執(zhí)行。
圖7.4
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7.2.4??工作區(qū)
由圖7.3可以看到，在用戶使用界面里面工作區(qū)占有的面積最大，工作區(qū)初始可以分為左右兩部分：左邊是文件或者工程列表，右邊是相應(yīng)的文件的顯示區(qū)。
7.2.5??狀態(tài)欄
ModelSim的狀態(tài)條如圖7.5所示，其中左面為當(dāng)前工程的名稱，右面為與當(dāng)前仿真相關(guān)的一些系數(shù)，如仿真時間和仿真變量等。
圖7.5??狀態(tài)欄
