VCS 工具学习笔记（1）

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目录

引言

平台说明

关于VCS

能力

Verilog 仿真事件队列

准备

VCS工作介绍

工作步骤

支持

工作机理

 编译命令格式

 编译选项

示例 

 仿真命令格式

仿真选项 

 示例

 库调用 -y

 总结

实践

设计文件

仿真文件

编译

仿真

 关于增量编译

日志文件记录

编译仿真接续进行

-o 选项

 +define 选项

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引言

VCS 是Synopsys公司的EDA软件，主要用于Verilog 的逻辑仿真。这里记录一下学习的过程。软件的安装可以参考下面的链接：

Synopsys EDA Tools 安装问题记录https://blog.csdn.net/qq_43045275/article/details/127630241软件的学习参考了如下的链接：

数字IC设计之仿真工具synopsys VCS

本系列的文章对此做一个整理，结合虚拟机内的的VCS工具进行实践。

平台说明

OS：Ubuntu 16.04

EDA Tool ：Vcs2016

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关于VCS

能力

 支持语言：Verilog HDL、VHDL、System Verilog、PLI（可编程语言接口）

PLI可以支持对C、C++、语言的编译仿真。

Verilog 仿真事件队列

1、Vcs读取所有的initial块、always块、连续赋值语句 assign等；

2、首先执行无延迟语句，如寄存器初始化；

3、将仿真时间设为 0 ；

4、进入 active 区域，首先执行原语，即UDP（用户自定义原语，如基本的逻辑门、CMOS、PMOS逻辑、上下拉）；然后执行显示 display（是一个系统任务）；然后执行assign连续赋值语句（无延迟）；而后是阻塞赋值语句，即always块内部的组合逻辑 “=”；

最后是非阻塞赋值（always块的时序逻辑“<=”）右边表达式的计算。

5、进入 inactive 区域，此处主要处理 #0 延迟。

6、进入非阻塞赋值（Nonblocking assign）区域。

7、进入 monitor 区域，可以监测到非阻塞赋值的新值。

8、进入 future 区域，处理其他逻辑。

准备：

1、在工程路径下面创建该文件：

2、代码：

`timescale 1ns/1ps
`define CASE1
module TEST;
reg clk,a,z,zin;

always @ (posedge clk)
begin
     a = 1'b1;
  #0 a = 1'b0;
end

`ifdef CASE1
 always @ (a) #0 z=zin;
 always @ (a) zin=a;
`else
 always @ (a) z = zin;
 always @ (a) #0 zin = a;
`endif
initial
begin
 #50 clk = 1'bz;
 #50 clk = 1'b0;
 #50 clk = 1'b1;
 #50 $finish;
end
endmodule

操作：

1、在创建 .v 仿真文件所在的文件夹，右键打开终端。

2、输入命令：

vcs +v2k TEST.v

其中  TEST.v  为文件名。

 完成界面：

3、按照视频中的步骤，此时应用下面命令直接打开 DVE：

./simv -gui

但是，我这边始终报错：

 按照错误的指示，我重新编译仿真文件，并且加入要求的选项：

 完成后，用上面的命令再次尝试，可以直接打开DVE

4、添加波形界面：

 5、开始仿真

 6、仿真结果

 但是我此处的结果和视频中的不一致。猜测是VCS版本不同。

7、退出

准备

数字IC设计必备技能：

1、基础的数字IC设计知识，数电等；

2、熟悉linnux 或 Unix操作系统；

3、熟练使用文本编辑器 VI 或VIM；

VCS工作介绍

工作步骤

主要分为2步：

1、编译（将源代码转换为二进制可执行文件 simv）

2、仿真

支持

 PLI，程序语言接口，可以支持在HDL语言中调用 C、C++程序

多抽象级：行为级、RTL级、门级

工作机理

 编译命令格式

 编译选项

示例 

 仿真命令格式

仿真选项 

 示例

 库调用 -y

 总结

实践

由于视频作者并没有公布源码，所以这里演示实践的时候，我自己随便写一个设计文件（简单状态机）和一个仿真文件。源代码给出：

用状态机写一个计数器：

当抓取到开始信号的上升沿后，开始计数并且输出有效信号拉高。计数到计数器全1时，结束计数，返回IDLE状态。

设计文件

// |--------------------------------- VCS test design file ---------------------------------
// |Description : a simple fsm.
// |Author      : Xu Y. B.
// |Date		: 2022-11-06
// |
// |----------------------------------------------------------------------------------------


`timescale 1ns/1ns

module FSM #(
// --------------module parameters specify ---------------- 
parameter 			P_DATA_WIDTH  	=	10

)(
// --------------input / output ports specify--------------
// input ports
input 									I_CLK_100M,
input									I_RSTN,
input 									I_FSM_START,
// output ports
output reg								O_DATA_VAL,
output reg  		[P_DATA_WIDTH-1:0]	O_DATA
	);
// --------------module internal parameters----------------
localparam 			LP_ST_IDLE 	=	2'b01;
localparam 			LP_ST_COUNT =   2'b10;
// --------------module internal signals-------------------
reg 			[1:0]				R_STATE;
reg 			[1:0]				R_I_FSM_START;	
wire								W_I_FSM_START_PDG;
// --------------module logic------------------------------
// grab the posedge of input signal I_FSM_START
always @ (posedge I_CLK_100M)
begin
	if(~I_RSTN)
	begin
		R_I_FSM_START <= 2'b00;
	end
	else
	begin
		R_I_FSM_START[0] <= I_FSM_START;
		R_I_FSM_START[1] <= R_I_FSM_START[0];	
	end
end
assign W_I_FSM_START_PDG = R_I_FSM_START[0] & (~R_I_FSM_START[1]);
always @ (posedge I_CLK_100M)
begin
	if(~I_RSTN)
	begin
		R_STATE <= LP_ST_IDLE;
		O_DATA_VAL <= 1'b0;
		O_DATA <= {P_DATA_WIDTH{1'b0}};
	end
	else 
	begin
		case(R_STATE)
		LP_ST_IDLE:
		begin
			O_DATA_VAL <= 1'b0;
			O_DATA <= {P_DATA_WIDTH{1'b0}};

			if(W_I_FSM_START_PDG)
			begin
				R_STATE <= LP_ST_COUNT;
			end
			else 
			begin
				R_STATE <= R_STATE;	
			end
		end
		LP_ST_COUNT:
		begin
			if(&O_DATA)
			begin
				O_DATA_VAL <= 1'b0;
				O_DATA <= {P_DATA_WIDTH{1'b0}};	
				R_STATE <= LP_ST_IDLE;			
			end
			else 
			begin
				O_DATA_VAL <= 1'b1;
				O_DATA <= O_DATA + 1;	
				R_STATE <= LP_ST_COUNT;	
			end
		end
		default:
		begin
			R_STATE <= LP_ST_IDLE;
		end
		endcase
	end
end
endmodule

仿真文件

// |--------------------------------- VCS test testbench file -------------------------------
// |Description : a simple fsm testbench.
// |Author      : Xu Y. B.
// |Date		: 2022-11-06
// |
// |----------------------------------------------------------------------------------------


`timescale 1ns/1ns

module TB();
// --------------module parameters specify ---------------- 
parameter 			P_DATA_WIDTH  	=	10;

// --------------input / output ports specify--------------
// input ports
reg 									I_CLK_100M;
reg										I_RSTN;
reg 									I_FSM_START;
// output ports
wire									O_DATA_VAL;
wire  		[P_DATA_WIDTH-1:0]			O_DATA;

// --------------clock setting-----------------------------
`define CLK_PRD 10
initial I_CLK_100M = 1'b0;
always #(`CLK_PRD/2) I_CLK_100M = ~I_CLK_100M;

// --------------control signals setting-------------------
initial 
begin
	I_RSTN = 1'b0;
	I_FSM_START = 1'b0;
	#(`CLK_PRD*10);
	I_RSTN = 1'b1;
	#(`CLK_PRD*5);
	I_FSM_START = 1'b1;
	@(negedge O_DATA_VAL);
	#(`CLK_PRD*10);
	$finish;
end

// --------------initiate module---------------------------
FSM #(
		.P_DATA_WIDTH(P_DATA_WIDTH)
	) FSM_INST (
		.I_CLK_100M  (I_CLK_100M),
		.I_RSTN      (I_RSTN),
		.I_FSM_START (I_FSM_START),
		.O_DATA_VAL  (O_DATA_VAL),
		.O_DATA      (O_DATA)
	);
	
endmodule

之前用惯了sublime text3写代码，于是就将sublime text3 搬到Linux系统下，具体方法：

1、较为简单：

ubuntu16.04安装sublime text3

2、较为详细：

Sublime text在Linux下的安装

安装完成后，直接在终端输入 subl 即可打开。

关闭更新提醒：关闭sublime更新提示

打开后图形操作界面以及方法和Windows下相同。

Ubuntu16.4 使用中文输入法：

ubuntu 16.04＋中文输入法

编译

记得，虚拟机开机后，重新运行 lmg-scl，后面考虑将其放在启动文件内。

仿真

编译结束后执行仿真：

 添加信号进行波形仿真：

 

 

状态信号可以显示其状态名：

 关于增量编译

这里做一个对比，连续两次对源代码文件（未作修改）作增量编译，第二次就会有如下提示：

 

日志文件记录

 

 

编译仿真接续进行

 

-o 选项

 +define 选项

宏的定义：

由于我展示的实际文件没有宏定义，所以这里仅做方法介绍。

创建一个头文件，里面定义一个 NOTHING 的宏：

 

1、在源代码里定义；

2、通过 +define 选项指定；

 

3、通过头文件的形式；

        -1- 在源文件中包含头文件；

        -2-编译时增加包含的路径：

 

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