FPGA設(shè)計(jì)開發(fā)軟件ISE使用技巧之：編譯與仿真設(shè)計(jì)工程

　　6.5 編譯與仿真設(shè)計(jì)工程

　　編寫代碼完成之后，一個(gè)很重要的工作就是驗(yàn)證代碼功能的正確性，這就需要對(duì)代碼進(jìn)行編譯與仿真。編譯主要是為了檢查代碼是否存在語法錯(cuò)誤，仿真主要為了驗(yàn)證代碼實(shí)現(xiàn)的功能是否正確。

　　編譯和仿真設(shè)計(jì)工程在整個(gè)設(shè)計(jì)中占有很重要的地位。因?yàn)榇a功能不正確或代碼的編寫風(fēng)格不好對(duì)后期的設(shè)計(jì)會(huì)有很大的影響，所以需要花很多時(shí)間在設(shè)計(jì)工程的仿真上。

　　在這一節(jié)中將通過一個(gè)具體的實(shí)例來介紹如何對(duì)編譯工程代碼以及如何使用ISE自帶的仿真工具ISE Simulator進(jìn)行仿真。

　　1.編譯工程代碼

　　編譯主要是為了檢測(cè)代碼是否存在語法錯(cuò)誤。在ISE下，源代碼的編寫是在HDL Editor下完成的，但在HDL Editor下沒有專門用于編譯代碼的選項(xiàng)。不過在HDL Editor下完成代碼的編寫后，單擊“保存”按鈕，HDL Editor就會(huì)自動(dòng)對(duì)代碼進(jìn)行編譯。如果代碼存在語法錯(cuò)誤，就會(huì)在信息顯示窗中顯示出來，用戶可以根據(jù)顯示的提示，查找語法錯(cuò)誤并修改。

　　如圖6.17所示為在輸寫代碼時(shí)忘記分號(hào)，保存后就會(huì)有提示信息。

　　當(dāng)不存在錯(cuò)誤時(shí)，提示信息就不會(huì)出現(xiàn)“Warning”。ISE下對(duì)于代碼的編譯功能并不是很強(qiáng)大，有很多錯(cuò)誤是檢測(cè)不出來的。例如在編寫Verilog代碼時(shí)，寫case語句時(shí)漏寫了end case語句，在HDL Editor下是檢查不出來的。但這些錯(cuò)誤在仿真或綜合階段是可以檢測(cè)出來的，因此即使完成了編譯沒有錯(cuò)誤，也一定要進(jìn)行仿真，檢查是否還存在其他的錯(cuò)誤。

　　2.仿真設(shè)計(jì)工程

　　這里以一個(gè)具體的實(shí)例來介紹ISE下自帶的仿真工具ISE Simulator的使用，代碼參見本書實(shí)例代碼。該例程的主要功能是根據(jù)撥碼開關(guān)(sw)輸入的值在數(shù)碼管(seg_led)上顯示相應(yīng)的數(shù)值。

　　圖6.17 編譯后的出錯(cuò)提示

　　ISE Simulator的使用主要是借助于ISE的輔助設(shè)計(jì)工具HDL Bencher(測(cè)試激勵(lì)生成器)來完成的。用戶將VHDL源代碼、Verilog源代碼或ECS原理圖等設(shè)計(jì)輸入導(dǎo)入工程后，用戶可以在圖形界面下編輯測(cè)試波形，HDL Bencher可以根據(jù)用戶編輯的測(cè)試波形自動(dòng)生成測(cè)試激勵(lì)文件，然后調(diào)用ISE中的ISE Simulator進(jìn)行仿真。可見使用ISE Simulator進(jìn)行仿真主要分兩步。

　　(1)調(diào)用HDL Bencher，編輯測(cè)試波形，生成測(cè)試激勵(lì)文件。

　　(2)調(diào)用ISE Simulator對(duì)工程文件進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真。

　　下面對(duì)實(shí)例做詳細(xì)的介紹，具體步驟如下。

　　(1)啟動(dòng)HDL Bencher。

　　首先打開實(shí)例工程，選擇“Project”/“New Source”，彈出新建資源的對(duì)話框，選擇“Test Bench Waveform”，輸入測(cè)試激勵(lì)波形文件名，如圖6.18所示。

　　單擊“下一步”按鈕為測(cè)試激勵(lì)文件選擇源文件，如圖6.19所示，選擇要測(cè)試的源代碼，單擊“下一步”按鈕。

　　圖6.18 新建測(cè)試測(cè)試激勵(lì)波形文件 圖6.19 為被測(cè)試的源文件對(duì)話框

　　單擊“完成”按鈕確認(rèn)新建資源信息，HDL Bencher會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

　　(2)波形編輯。

　　HDL Bencher啟動(dòng)后首先出現(xiàn)如圖6.20所示的時(shí)鐘設(shè)置對(duì)話框。

　　圖6.20 時(shí)鐘設(shè)置對(duì)話框

　　如圖6.20所示，時(shí)鐘設(shè)置包括：時(shí)鐘的高電平持續(xù)時(shí)間(Clock Time High)、低電平持續(xù)時(shí)間(Clock Time Low)、建立時(shí)間(Input Setup Time)和保持時(shí)間(Output Valid Delay)，系統(tǒng)為單時(shí)鐘(Single Clock)系統(tǒng)、多時(shí)鐘(Multiple Clocks)系統(tǒng)以及仿真時(shí)間和單位。這里設(shè)置的仿真時(shí)間表示仿真將持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間后自動(dòng)停止。

　　如果設(shè)計(jì)存在異步時(shí)序(Asynchronous Signal Support)，還要對(duì)異步時(shí)鐘做相應(yīng)的設(shè)置。這個(gè)設(shè)計(jì)中，只有同步時(shí)序，所以不選，與上表設(shè)置不一致之處請(qǐng)用戶自行修改。設(shè)置完畢單擊“OK”按鈕后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成時(shí)鐘的波形，如圖6.21所示。

　　圖6.21 波形編輯界面

　　如圖6.21所示，設(shè)置好時(shí)鐘后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成時(shí)鐘波形。在如圖6.18所示的對(duì)話框中設(shè)置的“Initial Length of Test Bench”為1000ns，這里可以看到仿真在進(jìn)行了1000ns后就自動(dòng)停止了，雙擊“End Time”，會(huì)彈出如圖6.22所示的對(duì)話框，可以對(duì)仿真時(shí)間進(jìn)行修改。

　　在設(shè)置好時(shí)鐘頻率、時(shí)鐘建立時(shí)間和保持時(shí)間后，如果要修改，選擇“Test Bench”/“Rescale Timing”會(huì)彈出如圖6.23所示對(duì)話框，可以對(duì)時(shí)鐘設(shè)置進(jìn)行修改。

　　圖6.22 修改仿真時(shí)間對(duì)話框 圖6.23 修改時(shí)鐘設(shè)置對(duì)話框

　　這此設(shè)計(jì)中除時(shí)鐘信號(hào)外，rst和sw[7:0]為輸入信號(hào)，需要對(duì)rst和sw的波形進(jìn)行編輯，編輯方法也比較簡(jiǎn)單，單擊圖中的藍(lán)色區(qū)域就可以改變波形，根據(jù)仿真需要可任意設(shè)置波形，在這里設(shè)置仿真波形如圖6.24所示。

　　圖6.24 編輯波形圖