EDA07--VCS仿真验证（一）

一、VCS 简介

VCS用于在Linux下仿真.v代码,vcs六大功能：
·System Verilog
·OVA
·NTB
·DVE调试环境
·覆盖率统计
·DirectC
·增量编译
·64-bit模式
·混合信号仿真
本文讲解VCS的知识内容，具体操作步骤单独写一篇…

二、VCS 流程

VCS-DVE仿真由三步构成：编译、仿真、调试。提前编写好设计文件和Testbench的.v文件。
首先经过编译程序，（这一步检查代码有无语法错误，类似于Modelism里面的complier功能）编译的默认结果命名为simv ；
然后运行上一步得到的simv既可以得到仿真结果；采用互动模式时，每一步执行与否又使用者决定，采用后处理模式时，程序根据.v文件设计自动开始执行、自动决定何时停止仿真（通常仿真不再变化或者执行到$soop/$finish）。
最后调试即就是查看波形。
编译成功会提示：…/simv up to date;
仿真成功会提示：$finish called from file “./test_adder4.v”, line 38.
$finish at simulation time 46400
如图：

三、VCS第一步 编译

编译格式：
vcs  [若干可选项]  [若干.v文件或者文件路径列表]  -l com.log

理论上讲最简单的一句 vcs - debug_all adder.v adder_tb.v 就可以实现编译，但由于软件环境不一样（有可能是虚假机，也有可能是VCS软件安装，因为刚开始学，具体我也不知道，以后搞明白了再说明），总之再编译时需要加上一些选项才能保证编译的顺利进行。例如：

vcs -full64 -debug_all -timescale=1ns/1ns adder4.v test_adder4.v +v2k -l com.log
-full64                 表示在64位的Linux系统中运行；
 -debug_all             编译命令；
-timescale=1ns/1ns      仿真时间精度；
adder4.v test_adder4.v 	设计.V文件；
+v2k 					支持verilog2001特性；
-l com.log              把VCS编译和运行信息的保存在com.log文件中。

常用的编译选项有很多，这里介绍一些常用的：

3.1 -help

格式示例：
vcs -full64 -help

空格翻页，ctrl+c退出。

3.2 -o filename

格式示例:
vcs -full64 -debug_all -o file -timescale=1ns/1ns adder4.v test_adder4.v +v2k -l com.log

编译产生的可执行文件名，默认为simv，同时产生simv.daidir文件。
可自行改变仿真文件simv的名为file，同时simv.daidir文件改名为file.daidir。

3.3 -f file

格式示例:
vcs -full64 -debug_all  -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k -l com.log
vcs -full64 -debug_all -timescale=1ns/1ns adder4.v test_adder4.v +v2k -l com.log

这两行命令一个结果，即当我们设计文件太多时，逐个列举显然麻烦，故用-f lile把所有的设计.v文件的相对路径打包起来，以提高命令书写效率。命令结果不展示了，这里展示file.list ，使用命令find -name “*.v” > file.list即可产生，文件内部：

3.4 -line

格式示例:
vcs -full64 -debug_all -line -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k -l com.log

3.5 -system verilog

格式示例:
vcs -full64 -debug_all -line -system -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k -l com.log

这行命令使能system verilog 语法功能，当设计.v文件有system verilog时，必须有这行。

3.6 -Mupdate[=0]

格式示例:
vcs -full64 -debug_all -line -system -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k -Mupdate[=0] -l com.log

默认情况下每次编译后更新Makefile文件，如果希望每次编译后不更改，则增加=0，缺少为默认情况，启动增量编译，每次编译更新Makefile文件。

3.7 -debug

-debug有很多选项，这个以后再讲。这里先无条件加在后面，能DVE和UCLI调试功能，几乎每个都有，必须要加，不然编译不过去。

3.8 -R

格式示例:
vcs -full64 -R -debug_all -line -system -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k -Mupdate[=0] -l com.log

在编译执行完成后立即运行生产的可执行文件，启动仿真器。相当于一次性走两步，如下：

3.9 -s

格式示例:
vcs -full64 -debug_all  -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k +cli -R -s -l com.log

在仿真一开始就停止，同时进入CLI交互模式，一般情况下，-s -R +cli一起使用，并且这是一个运行选项，即需要后续操作。

3.10 +v2k

格式示例:
vcs -full64 -debug_all  -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k -l com.log

启动verilog IEEE1364-2001标准，源代码用到了verilog IEEE1364-2001标准则必须加。（一般都用到了，加上就对了）。

3.11 -I

格式示例:
vcs -full64 -debug_all  -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k -I -l com.log

前一个是I，后一个是l，只有在采用交互或者后处理调试使用该选项。

3.12 +vcsd

格式示例:
vcs -full64 -debug_all  -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k -I -R +vcsd -l com.log

使能VCS直接通道仿真接口，默认为程序语言接口（PLI），可以加快VCS和VirSim之间通信。同样只有在采用交互或者后处理调试使用该选项。

3.13 +cli+level_number选项

格式示例:
vcs -full64 -debug_all  -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k +cli+4 -l com.log

使能CLI交互调试命令，级数表示使能命令程度，分为1-4。
cli+1或cli：
只能读线网和寄存器，以及写寄存器命令。
cli+2：
cli+1的功能+信号回调命令，该命令在信号改变时能够进行某些处理，例如break signal_name。
cli+3：
上述功能+对线网强制赋值与释放。
cli+4：
上述功能+对寄存器强制赋值与释放。

3.14 race选项

格式示例:
vcs -full64 -debug_all  -timescale=1ns/1ns -f file.list +v2k +race -l com.log

检查设计是否有竞争，并将结果写入race.out文件中，无竞争则不产生。

四、VCS第二步 VCS 运行

编译完成后会提示一句**…/simv up to date和一系列文件，其中最主要是一个simv**文件，运行VCS其实就是运行生产的svim文件。基本格式为：

simv [选项]

选项表示如何来运行simv文件，主要有：

1、-l log_name.log
此选项用于产生日志文件，并将运行过程所有信息输出到log_name.log文件中。
2、-s
此选项用于仿真一开始就停止，并进入CLI交互模式中。

演示：
此时说明编译成功，输入仿真指令：simv -l sim.log，如下图说明运行仿真成功。

五、VCS第三步 VCS 调试

VCS仿真工具存在三种调试模式，CLI交互调试模式、VirSim交互调试模式和VirSim后处理模式。这里介绍VirSim，即使用VCS图形化集成调试环境。

5.1 DVE简介

DVE是VCS的一个图形化的集成调试环境，可以提供波形、结构、代码级的调试。DVE具有两种运行方式：交互方式(Interactive)和后处理模式(Post-process mode)。
交互方式是在完成VCS编译后，启动DVE，在DVE界面中进行仿真，可以对仿真过程进行控制。通俗来讲就是仿真跑多长时间是通过命令输进去的(run 100之类)，输多长时间，跑多长时间。
后处理方式则是在 VCS 编译并仿真结束后，启动DVE 来调用、检查仿真结果。通俗来讲就是按照仿真文件Testbench内部initial模块所施加的激励来逐句运行，直到运行到$finish或者$stop结束仿真。把仿真得到的波形文件存储到文件中，用DVE来查看结果波形。

5.2 DVE交互式

1、利用下命令完成源文件编译:

vcs -full64 -sverilog -debug_all -timescale=1ns/1ns adder4.v test_adder4.v -l com.log

2、启动DVE观察波形，利用下命令启动DVE:

dve &

3、手动操作仿真时间（DVE中输入命令{run 1000}），查看波形。

5.2 DVE后处理模式

后处理是仿真得到的波形文件存储到文件中，用DVE来查看结果波形。其步骤：
1、生产VCD+文件；利用下命令完成源文件编译:

vcs -full64 -sverilog -debug_all -timescale=1ns/1ns adder4.v test_adder4.v -l com.log

利用下命运行仿真器生产.vcd或者.vpd文件：

simv

2、启动DVE观察波形；利用下命令启动DVE:

dve

六、代码覆盖率

6.1 覆盖率类型

代码覆盖率用于指示硬件代码有多少经过验证，即到什么程度才算设计达标，一般验证有以下指标：

1、line   	行覆盖，		    检查是否执行了所有语句；
2、cond 	条件覆盖，		检查是否执行了所有条件组合；
3、fsm  	状态机覆盖，	    检查是否执行了所有状态转移；
4、tgl		翻转覆盖，		检查信号是否由0到1和由1到0；
5、path     路径覆盖，		检查if 和case条件表达式是否为真，以及又该条件控制的initial和always块中过程赋值语句执行过程；
6、branch   分支覆盖，		检查if 、case、 (?:)所建立分支语句执行情况；
7、assert   SVA断言覆盖率；
8、obc      可观察覆盖率。

6.2 覆盖率步骤

1、编译，在编译时加入覆盖统计选项，指出要编译时覆盖率统计的类型。例如：

vcs -f file.list -timescale=1ns/1ps -full64  +v2k -cm line+cond+fsm+tgl -debug_all

2、仿真，在仿真时加入覆盖统计选项，指出要仿真时覆盖率统计的类型。例如：

simv -cm line+cond+tgl+fsm -l sim.log

3、启动cmView，在批处理模式下生成报告，或启动GUI模式查看结果。

6.3 覆盖率统计

6.3.1 代码覆盖率仿真

用vcs进行代码覆盖率统计时，基本选项有四个：

1、-cm<option> 统计代码覆盖率类型，包括7.1讲的8个，用+好连接；
2、-cm_dir<directory_path_name> 指定代码覆盖率结果存放路径，不指定默认sim.vdb文件
3、-cm_hier<filename> 指定代码覆盖率统计范围，可以指定module名称、层次名和源文件。

一个例子：

一个例子：
vcs                                      \
			-f file.list                 \
			-timescale=1ns/1ns           \
			-full64 +v2k                 \
			-debug_all                   \
			-cm line+cond+fsm+tgl        \
			-cm_dir cm_test                  

运行完之后会产生一个cm_test.vdb的文件夹，用于存放统计结果。

7.3.2 代码覆盖率查看

查看覆盖率有两种方法，第一种利用DVE打开覆盖率文件查看，另一种打开HYML文件。

命令：
dve -full64 -cov -dir simv.vdb