ModelSim电子系统分析及仿真pdf/doc/txt格式电子书下载

书名：ModelSim电子系统分析及仿真pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语：

作者：于斌,于斌,米秀杰等编

出版社：电子工业出版社

出版时间：2011-12-01

书籍编号：30149982

ISBN：9787121149047

正文语种：中文

字数：162611

版次：1

所属分类：互联网+-产品/运营

版权信息

书名：ModelSim电子系统分析及仿真

作者：于斌

出版社：电子工业出版社

出版日期：2011-12-01

ISBN：9787121149047

版权所有 · 侵权必究

内容简介

ModelSim是优秀的HDL仿真软件之一，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。

本书以ModelSim 6.1f版软件为例，由浅入深、循序渐进地介绍了ModelSim 6.1f软件各部分知识，包括ModelSim 6.1f的基础知识、菜单命令、库和工程的建立与管理、Verilog/VHDL文件的编译仿真及采用多种方式分析仿真结果等知识。书中配有大量的插图和详细的讲解，并结合实例讲解使用ModelSim进行仿真操作的基本知识和方法技巧。

本书适合具有一定HDL基础的读者使用，可作为大中专院校电子类相关专业和培训班的教材，同时对相关领域的专业技术人员也有较高的参考价值。

前言

ModelSim是Mentor Graphics公司开发的EDA工具软件，它是一款主要应用于HDL仿真的软件，为调试设计提供了强力的支持。

ModelSim是一款强大的仿真软件，不仅仅支持对HDL的仿真，还可以支持SystemC、C语言等的调试和仿真，使得在整个的设计中可以采用更灵活的手段来完成设计功能。

在仿真的过程中，ModelSim可以独立完成HDL代码的仿真，还可以结合FPGA开发软件对设计单元进行时序仿真，得到更加真实的仿真结果。多数的FPGA厂商都提供了和ModelSim的接口，使得设计者在器件的选择和结果的掌握上更加得心应手。

本书是结合作者多年的教学和工作经验的基础上编写的，在编写过程中，本书突出了以下特点：

1．直观易懂性

全书以图解实例的形式介绍基础知识和实例操作，所有的知识点和操作流程尽可能给出配套图片，直观易懂，使用户能够在最短的时间内获取最多的知识。

2．可扩展性

采用了ModelSim 6.1f版本为例进行讲解，但是讲解过程中提供了命令行操作和菜单操作两种操作方法，命令行操作使得讲解的知识更具有可扩展性。

3．实用性

全书采用了基础知识介绍和实例操作相结合的方法，互相补充，书上的实例都是具有实际意义的设计实例，并根据介绍内容的不同进行了选取，能够更好的使读者理解操作的过程，使读者在学完本书后能够快速地将知识应用于生产实践。

4．结构清晰，讲解详尽

全书采用基础知识、综合实例的循序渐进的讲解方法，一步步地提高用户的仿真知识，而且每个知识点和实例都做了尽可能详细的讲解，使用户学习起来轻松自如。

5．多媒体示范

本书的配套光盘中提供了所有实例的视频操作，用户可以在观看录像中增强知识点的理解。同时，视频中操作的步骤严格按照书中实例的步骤进行，可以看到文字难以描述的过程。

本书共分为9章，依次介绍了ModelSim 6.1f基本知识、操作界面、工程和库、对不同语言的仿真、仿真分析、与其他软件的协同仿真、对不同公司器件的后仿真、ModelSim的其他功能、ModelSim的文件和脚本等内容。

第1章概述。介绍了IC设计的基本流程和ModelSim不同版本的特点和功能，并给出一个简单的实例，快速地掌握使用ModelSim进行基本仿真的流程。

第2章操作界面。介绍ModelSim的基本操作界面，包括菜单栏中各条命令的基本功能和主界面中工作区、命令区、MDI区的功能，并介绍了仿真中经常使用到的窗口。

第3章工程和库。介绍了工程和库的相关知识，给出了详细的工程管理方法和库的建立导入方式，并给出了实例。

第4章ModelSim对不同语言的仿真。介绍使用ModelSim对Verilog语言和VHDL的仿真方法，并分别配以实例进行讲解。并给出了对SystemC的仿真方法和三种语言混合仿真需要注意的事项。

第5章利用ModelSim进行仿真分析。介绍如何使用ModelSim观察仿真结果，进行仿真分析，主要包括WLF文件、创建波形激励、波形分析、存储器查看、数据流窗口使用等内容，在章末配有多个实例来演示这些功能。

第6章ModelSim的协同仿真。介绍如何使用其他软件工具与ModelSim进行系统仿真，弥补ModelSim的不足，主要介绍了使用Debussy和Matlab与ModelSim进行仿真的配置方法和步骤，并给出了实例。

第7章ModelSim对不同公司器件的后仿真。介绍了利用FPGA开发工具与ModelSim联合进行后仿真的过程，以Altera和Xilinx两大主流厂商的开发工具为例，并结合实例演示。

第8章ModelSim的其他功能。介绍了ModelSim的零散功能，包括C调试、性能剖析、覆盖率检测、信号探测和利用JobSpy进行批处理。

第9章ModelSim的文件和脚本。介绍前8章中涉及的文件类型，包括SDF文件、VCD文件、Tcl文件、DO文件等，这些文件都是在仿真中有重要作用的文件类型，在最后一章中统一进行讲解。

本书由于斌、米秀杰主编，参与编写和光盘开发的人员有谢龙汉、林伟、魏艳光、林木议、王悦阳、林伟洁、林树财、郑晓、吴苗、李翔、莫衍、朱小远、唐培培、耿煜、尚涛、邓奕、张桂东、鲁力、刘文超、刘新东等。由于时间仓促，书中难免有疏漏之处，请读者谅解。读者可通过电子邮件yu_bin@vip.sina.com与我们交流。

编　者

第1章　概述

IC（Integrated Circuit）行业是一个具有广阔前景和巨大潜力的行业。随着工艺的发展和设计规模的不断扩大，EDA软件在IC设计过程中扮演着越来越重要的角色。本书所介绍的ModelSim就是EDA软件的一种。通过本章的介绍，读者可以从整体上了解IC设计的流程及ModelSim的使用概况，并且可以通过一个简单的例子快速地掌握ModelSim的基本使用方法。

本章内容

　IC设计流程

　ModelSim的功能和作用

　ModelSim基本流程

本章案例

　ModelSim应用基本流程

1.1　IC设计与ModelSim

ModelSim是Mentor Graphics公司开发的EDA工具软件，主要针对IC设计的仿真阶段，即对采用Verilog HDL（硬体描述语言）或VHDL（可视硬件描述语言）描述的设计进行验证。细分整个IC设计流程，这个阶段属于数字IC设计的仿真验证部分。

1.1.1　IC设计基本流程

IC设计流程包括两大类：正向设计流程（Top-Down）和反向设计流程（Bottom-Up）。正向设计流程指的是从最顶层的功能设计开始，根据顶层功能的需要，细化并完成各个子功能，直至达到最底层的功能模块为止。反向设计正好相反，设计者最先得到的是一些底层的功能模块，采用这些底层的模块搭建出一个高级的功能，按照这种方式继续直至顶层的设计。

IC行业的最初阶段，EDA工具软件功能并不强大，所以两种方法都被采用。随着EDA工具的功能逐渐增强，Top-Down的设计流程得到了很好的支持并逐步成为主流的IC设计方法。这种方法也符合设计者的思维过程：当拿到一个设计项目时，设计者首先想到的是整体电路需要达到哪些性能指标，进而采用高级语言尝试设计的可行性，再经过RTL级、电路级直至物理级逐渐细化设计，最终完成整个项目。

由于EDA厂商的工具软件不尽相同，每家厂商为了推销自己的产品，都制定了一套采用自己公司或合作公司旗下软件的设计流程。例如，Synopsis公司、Montor公司等，都有一整套推荐流程，这些公司推荐的流程都可以在各自公司的主页上找到，这里不占用篇幅进行说明。尽管各家公司的推荐流程不同，但是整个IC设计的基本流程是确定的。图1-1说明了基本的IC设计流程。

图1-1　IC设计基本流程

设计的最开始阶段一定是设计文档的编写。这个设计说明文档主要包含了设计要实现的具体功能和期待实现的详细性能指标，包括电路整体结构、输入／输出I/O接口、最低工作频率、可扩展性等参数要求。完成设计说明文档后，需要用行为级描述待设计的电路。行为级描述可以采用高级语言，如C/C++等，也可以采用HDL来编写。这个阶段的描述代码并不要求可综合，只需要搭建出一个满足设计说明的行为模型即可。

行为级描述之后是RTL级描述。这一阶段一般采用VHDL或Verilog HDL来实现。对于比较大的设计，一般是在行为级描述时采用C/C++搭建模型，在RTL级描述阶段，逐一的对行为模型中的子程序进行代码转换，用HDL代码取代原有的C/C++代码，再利用仿真工具的接口，将转换成HDL代码的子程序加载到行为模型中，验证转换是否成功，并依次转换行为模型中的所有子程序，最终完成从行为级到RTL级的HDL代码描述。这样做的好处是减少了调试的工作量，一个子程序转换出现错误，只需要更改当前转换的子程序即可，避免了同时出现多个待修改子程序的杂乱局面。

RTL模型的正确与否，是通过功能验证来确定的，这一阶段也称前仿真。前仿真的最大特点就是没有加入实际电路中的延迟信息，所以，前仿真的结果与实际电路结果还是有很大差异的。不过在前仿真过程中，设计者只关心RTL模型是否能完成预期的功能，所以称为功能验证。

当RTL模型通过功能验证后，就进入逻辑综合与优化阶段。这个阶段主要是由EDA工具来完成，设计者可以给综合工具指定一些性能参数、工艺库等，使综合出来的电路符合自己的要求。

综合生成的文件是门级网表。这个网表文件包含了综合之后的电路信息，其中还包括了延迟信息。将这些延迟信息反标注到RTL模型当中，进行时序分析。主要检测的是建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）。其中建立时间的违例和保持时间较大的违例必须要修正，可以采用修正RTL模型或修改综合参数来完成。对于较小的保持时间违例，可以放到后续步骤中修正。对包含延迟信息的RTL模型进行仿真验证的过程称为时序仿真，时序仿真的结果更加逼近实际电路。

设计通过时序分析后，就可以进行版图规划与布局布线。这个阶段是把综合后的电路按一定的规则进行排布，设计者也可以添加一些参数对版图的大小和速度等性能进行约束。布局布线的结果是生成一个物理版图，再对这个版图进行仿真验证，如果不符合要求，那就需要向上查找出错点，重新布局布线或修改RTL模型。如果版图验证符合要求，这个设计就可以送到工艺生产线上，进行实际芯片的生产。

当然，上述流程只是一个基本的过程，其中很多步骤都是可以展开成很多细小的步骤，也有一些步骤（如形式验证）在这个流程中并没有体现。不过这个流程图可以包含基本的IC步骤，对于初学者已经足够了。另外，各公司推荐流程不同的原因是采用了不同的EDA软件来完成以上的IC基本流程。如前仿真阶段，可用于HDL仿真的EDA工具就有Synopsis公司的VCS、Cadence公司的Verilog-XL、明导公司的ModelSim等。

1.1.2　ModelSim概述

ModelSim是由Mentor Graphics开发的一款优秀的HDL仿真器。它能够提供最友好的调试环境，是唯一的单内核支持VHDL和Verilog混合仿真的仿真器。它具有如下主要特点：

●　RTL和门级优化，本地编译结构，编译仿真速度快。

●　单内核VHDL和Verilog混合仿真。

●　源代码模版和助手，项目管理。

●　集成了性能分析、波形比较、代码覆盖等功能。

●　数据流ChaseX。

●　Signal Spy。

●　C和Tcl/Tk接口，C调试。

ModelSim具有多个版本。首先是大的版本，从ModelSim 4.7开始，到今天已经更新到了ModelSim 6.5。大的版本更新主要是增加功能和改善性能，不同版本之间的相比较，最显而易见的就是菜单栏中的功能列表都会有不同幅度的变化。在大版本基础上还有小的版本，如ModelSim 6.1版就有6.1、6.1a、6.1b直至6.1f共7个不同的版本。这些版本主要是为大版本打上一些补丁，弥补原有版本的部分缺陷，类似于电脑中的系统

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