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浅谈用ModelSim+Synplify+Quartus来实现Altera FPGA的仿真

时间:2015-02-01 21:48:07      阅读:408      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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浅谈用ModelSim+Synplify+Quartus来实现Altera FPGA的仿真

  工作内容:

  Mentor公司的ModelSim是业界最优秀的HDL语言仿真软件,它能提供友好的仿真环境,是业界唯一的单内核支持VHDL和Verilog混合仿真的仿真器。它采用直接优化的编译技术、Tcl/Tk技术、和单一内核仿真技术,编译仿真速度快,编译的代码与平台无关,便于保护IP核,个性化的图形界面和用户接口,为用户加快调错提供强有力的手段,是FPGA/ASIC设计的首选仿真软件。

  Synplify、Synplify Pro和Synplify Premier是Synplicity(Synopsys公司于2008年收购了Synplicity公司)公司提供的专门针对FPGA和CPLD实现的逻辑综合工具,Synplicity的工具涵盖了可编程逻辑器件(FPGAs、PLDs和CPLDs)的综合,验证,调试,物理综合及原型验证等领域。Quartus® II design 是最高级和复杂的,用于system-on-a-programmable-chip (SOPC)的设计环境。 QuartusII design 提供完善的 timing closure 和 LogicLock? 基于块的设计流程。QuartusII design是唯一一个包括以timing closure 和 基于块的设计流为基本特征的programmable logic device (PLD)的软件。 Quartus II 设计软件改进了性能、提升了功能性、解决了潜在的设计延迟等,在工业领域率先提供FPGA与mask-programmed devices开发的统一工作流程。

  1、设计一个多路选择器,利用ModelSimSE做功能仿真;多路选择器是数据选择器的别称。在多路数据传送过程中,能够根据需要将其中任意一路选出来的电路,叫做数据选择器,也称多路选择器或多路开关。

  2、利用Synplify Pro进行综合,生成xxx.vqm文件;

  3、利用Quartus II导入xxx.vqm进行自动布局布线,并生成xxx.vo(Verilog

  4、利用ModelSimSE做后仿真,看是否满足要求。

  注:

  1. 仿真器(Simulator)是用来仿真电路的波形。仿真器(emulator)以某一系统复现另一系统的功能。与计算机模拟(Computer Simulation)的区别在于,仿真器致力于模仿系统的外在表现、行为,而不是模拟系统的抽象模型。请参阅仿真和模拟词条。

  2. 综合工具(Synthesizer)的功能是将HDL转换成由电路所组成的Netlist.

  3. 一般而言,在电路设计的仿真上可分为Pre-Sim 和Post-Sim.Pre-Sim 是针而Post-Sim则是针对综合过且做完成了Auto Place and Route(APR)的电路进行仿真,以确保所设计的电路实现在FPGA上时,与Pre-Sim 的功能一样。多路选择器还包括总线的多路选择,模拟信号的多路选择等,相应的器件也有不同的特性和使用方法。具体可以查找相关网站 .

  1、前仿真(Pre-Sim)

  步骤一:打开ModelSimSE,然后建立一个Project;

  建立Project的方式为点选File → New → Project…;

  设定Project Name 与Project location,按OK 即可建立Project.

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  步骤二:新增设计文档或加入文档。

  新增文档的方式为点选File → New → Source → Verilog,然后对文档进行编辑并储存为xxx.v;

  加入文档的方式为点选File → Add to Project → File…,然后点选xxx.v;

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  步骤三:编译(Compile)。

  编译文档的方式为点选Compile → Compile All,即可编译所有的文档。

  如果编译时发生错误,在显示错误的地方(红字)点两下,即可跳到错误。

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  步骤四:新增或加入测试平台(Testbench)。

  当设计完电路后,为了确定所设计的电路是否符合要求,我们会写一个测 试平台(Testbench);

  新增或加入测试平台,然后编译它。

  步骤五:仿真(Simulate)。

  仿真的方式为点选Simulate → Simulate…;

  打开Design里面的work,然后点选mux_4_to_1_tb 并Add 它,最后按Load 即可跳到仿真窗口。

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  步骤六:加入信号线。

  在窗口上按右键,然后点选Add → Add to Wave;

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  步骤七:看波形。

  在工具列上按Run,然后就会显示波形;

  慢慢看波形吧,没有波形就没有真相.

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  以上就是使用ModelSim做Pre-Sim的基本流程,在此要特别强调的是,ModelSim所有的功能并不仅仅于此,如果你想要了解更多的话,一切都要靠自己花时间去问去试,只有努力的人才能有丰富的收获,加油!

  2、综合(Synthesis)

  步骤一:打开Synplify Pro,然后建立一个Project.

  先点选File,再点选New;

  选择Project File,并设定File Name与File Location;

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  步骤二:加入设计文件。

  点选欲加入的xxx.v,然后按Add,再按OK后就可以将档案加入。

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  步骤三:选择FPGA的Device 与其它相关设定。

  先点选Project,再点选Implementation Options.

  在Device 的设定如下:Technology为Altera Stratix,Part为EP1S10,Speed 为-6,Package 为FC780.

  在Options 的设定是将FSM Compiler与Resource Sharing打勾。

  在Constraints的设定是将Frequency设定至100Mhz.

  在Implementation Results的设定是将Result File Name填入与电路模块相同的名称,而xxx.vgm这个文件会在QuartusII做APR时被使用。然后将下列两个选项打勾(Write Vendor Constraint File与Write Mapped Verilog Netlist)。

  在Timing Report的设定是将Number of Critical Paths与Number of Start/End Points都设为11.

  在Verilog里是将TOP Level Module填入与电路模块相同的名称,然后将 Use Verilog 2001打勾。

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  步骤四:综合(Synthesis)。

  点选RUN → Synthesize,最后出现Done!就是已经综合完毕。

  步骤五:检查综合后的电路。

  先点选HDL Analyst,再点选RTL,最后点选Hierarchal View,画面会出现综合后的电路Netlist.

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  以上就是使用Synplify将HDL程序合成为电路Netlist的基本流程,值得注意的是,当你针对不同要求而设定的Constraints不同时,你就会得到不同的电路Netlist,所要付出的硬件代价也不同,这就需要大家多花点心思来了解其中的奥妙之处。

  3、自动布局布线(APR)

  步骤一:开启Quartus II,然后建立一个Project.

  先点选File,再点选New Project Wizard…

  设定Work Directory,Project Name与Top-Level Entity Name,再按Next.

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  步骤二:加入设计文件。

  点选Add…,将Synplify合成出来的xxx.vqm加入,再按Next.

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  步骤三:设定相关的EDA Tools.

  在Tool Type点选Simulation,Tool Name点选ModelSim.

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  点选Settings,将Time Scale设定为1 ns.

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  步骤四:设定Family.

  设定Family为Stratix,再按Next.

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  步骤五:设定Device.

  设定Device 为EP1S10F780C6,再按Finish,即可完成Project的设定。

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  步骤六:编译。

  点选Processing → Start Compilation,即可开始编译。

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  步骤七:完成编译。

  弹出下面窗口即代表编译完毕。

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  以上就是使用Quartus II对电路Netlist做APR的基本流程,并且利用设定仿真工具所产生的xxx.vo(Verilog Output File)与xxx.sdo(Standard Delay Output File)做后仿真。

  4、后仿真(Post-Sim)

  步骤一:启动ModelSim,然后建立一个Project.

  建立Project的方式为点选File → New → Project…

  设定Project Name与Project location,按OK即可建立Project.

  步骤二:加入设计文档。

  将xxx.vo更改为xxx.v,然后加入。

  步骤三:加入组件库文件。

  由于我们是采用Altera的Cell Library来合成电路,所以合成后的电Netlist里所包括的那些Logic Gates与Flip-Flop 都是出自于Cell Library,所以模拟时要将此Cell Library加入。

  我们所选用的Family是Stratix,所以到QuartusIIedasim_lib 里将Stratix的Cell Library(stratix_atoms.v)加入。

  步骤四:加入测试平台。

  加入Pre-Sim的测试平台,并在测试平台里加上`timescale 1ns/100ps.

  步骤五:编译。

  编译档案的方式为点选Compile → Compile All,即可编译所有的档案。

  如果编译时发生错误,在显示错误的地方(红字)点两下,即可跳到错误。

  步骤六:仿真。

  仿真文件的方式为点选Simulate → Simulate…

  步骤七:加入要观察的信号。

  在窗口上按右键,然后点选Add → Add to Wave.

  步骤八:观察波形。

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  慢慢看波形吧,没有波形就没有真相

  步骤九:比对Pre-Sim 与Post-Sim.

  很明显地,Post-Sim 的输出有不稳定的信号,并且受到延迟时间的影响。

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摘抄自:http://bbs.dzsc.com/space/viewspacepost.aspx?postid=102904

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原文地址:http://www.cnblogs.com/BruceLone/p/4266083.html

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