Modelsim——工程建立和常用设置

　　Modelsim是一款优秀的FPGA仿真软件，这里记录一下Modelsim的基本使用。

　　一、联合仿真

　　联合仿真，即Quartus ii自己调用Modelsim，Modelsim自动出现仿真波形。

　　1.Modelsim软件的路径设置，一次设置好，以后就不用重复设置了。打开Quartus ii，点击Tools --- Options --- EDA Tool Optinons，将modelsim的安装路径填写进去。我这用的是QuestaSim，和Modelsim是完全没有区别的。为了防止遗漏，我把下面三个位置都填上：

　　2.Quartus ii关联Modelsim，一开始建立工程时就可以设置，如果忘记了或者设置错了也可以再次更改。点击Assignments --- Setings --- Eda Tool Setings，将仿真工具选择好即可。（我的是QuastaSim，就填的QuastaSim）

　　3.仿真的前提是你的模块文件和testbench文件都写好了，那么我们需要把模块文件和testbench相关联。点击Assignments --- Setings --- Eda Tool Setings下的simulation，将Tool name选择好，然后点击Compile testbench，之后点击Test Benches

　　进去后，点击New，进入另一个小页面，然后点击 。。。选择要的testbench文件，再点击Add，并且记得在上面把该testbench名字写上，然后一路ok就行了。

　　4.现在，各种设置都完成了，可以开始仿真了。这里记录一个小知识点：前仿真和后仿真。前仿真又称为功能仿真，即综合编译前理想状态下的仿真；后仿真又称为时序仿真，即综合编译后考虑恶劣情况下的仿真，会将一些线路延时等考虑进去，具体考虑了多少因素我还不是很懂，希望以后能学会。那么现在我们点击Quartus ii界面的Tools --- Run Simulation Tool，需要前仿真就点RTL Simulation，需要后仿真就点击Gate Level Simulation，仿真就自动出现了。当然Quartus ii界面也有这两项的小图标，点小图标是一样的。

　　5.现在Modelsim已经打开了，并且呈现出了波形，注意一点的是只有鼠标靠近该信号线的边沿，标杆就会吸附在边沿上，对手抖的人很友好。这里对Modelsim的界面简单记录一下：

　　6.注意一点，如果对代码进行了修改，那么需要关闭Modelsim并且重新点击打开才行。

　　二、独立仿真

　　联合仿真虽然很方便，一点击就自动出波形，但是一共工程模块很多的话还是不太方便，那么就要学会直接使用Modelsim进行仿真。

　　1.打开Modelsim，点击File --- New --- Project，出现以下界面，第一行是工程名称，第二行是工作路径，我们按需要填写以下就行。第三行第四行默认即可。完了点击OK

　　2.这里是添加文件，点击第一排第二个，Add Existing File，将模块文件和testbench都添加进来（可以跨文件夹一个个添加），如果使用了ip核，那么ip核和仿真库文件altera_mf.v也需要添加进去（该文件在Quartus ii安装路径下可找到）

　　3.添加好了后页面如下所示，文件出现了，但是有个问号，这说明我们需要编译一下，鼠标右键选择Compile All即可。我们发现很快就编译好了，问号变成了 √ 号。这比Quartus ii快多了，那么以后我们写代码需要检查语法错误时，其实可以用Modelsim来检查了，真方便。

　　4.之后我们点击Library ---- work --- tb文件，右键选择Simulation without Optimization

　　5.接着出现以下界面，我们关注信号就行了。选择好要呈现波形的信号，鼠标右键点击Add wava。

　　6.波形界面出现了，但是没有波形，我们手动点击顶上的按钮即可，上文已经介绍过了。

　　7.注意，如果对代码进行了改动，那么需要进行重新编译，并且波形窗口重置一下再跑即可。此外，独立仿真适合于前仿真，需要后仿真的话得添加很多由Quartus ii产生的相关文件，很是麻烦。所以后仿真还是直接用联合仿真方式吧。

三、界面调整

1.隐藏信号名的路径，波形窗口中，信号名的默认显示方式是包含路径名的，点击该页面左下角的灰色原点即可隐藏路径名。但这样每次打开都得点，软件不会记忆住。可以点击Tools --- Window preference --- display signal path，数值改写成1，ok。这样每次加载信号时，信号名都不包含路径了。

2.更改界面颜色，点击Tools --- Edit preferences，这里可以修改你的界面颜色。如果想单独改变某个波形的颜色，可以直接选择该信号右键点最后一项，里面也有color的设置。

3.Modelsim上面很多快捷按钮供我们使用，但是它经常跑偏而且太杂了。鼠标停在按钮那，点鼠标右键，将Standard、Compile、Simulate、Zoom保留打钩，其他项都不打钩。这样快捷按钮栏就变得简洁了。留下的这四个快捷按钮基本够我们用了，以后还要用到哪个快捷按钮再鼠标右键打钩就行。

四、保存波形

　　变好颜色，设置显示格式，定位时间点，终于看到想要的漂亮波形啦！这时按Crtl + S 保存当前状态为wave.do，路径为默认路径。关闭软件，走人！下次想再看到之前的费了半天调好的漂亮波形，只需要这样做：

1.在你刚刚那个工程的文件夹，出现一个vsim.wlf文件和刚刚保存的wave.do文件。我们双击vsim.wlf，Modelsim就打开了，并且定位到了之前的文件夹，也打开了sim区域，但是没有波形。

2.如果你在sim区域选中模块右键点击add wave，那么波形出现了，却不是你之前的那个漂亮波形，所以我不建议这么做。你应该在做完上面第1步后直接在Transcript输入：do wave.do，按Enter回车键。噔噔噔噔，原来的波形回来了！

五、脚本自动化仿真

　　Modelsim是支持命令的，我们可以用 .do 文件将这些命令先写好然后在Modelsim上调用。因为我的编辑器不支持.do的语法，所以这里改用 .tcl文件，它和 .do 的使用是没有任何区别的。

1. 我习惯设置一个test文件夹，里面放着仿真文件 XX_tb.v，然后在这test文件夹里放一个sim文件夹，在此文件夹内新建一个sim.tcl文件，这样后面的工程和乱七八糟的文件都在内部的sim文件夹里。

2. 在sim .tcl文件里写好以下代码，这些代码建议保存或制作成代码片段，以后只需要稍微改一改就能用。

 # ==========================================================================
 # ==   清空软件残留信息
 # ==========================================================================
 
 # 退出之前仿真
 quit -sim
 
 # 清空信息
 .main clear
 
 # ==========================================================================
 # ==   建立工程并仿真
 # ==========================================================================
 
 # 建立新的工程库
 vlib work
 
 # 映射逻辑库到物理目录
 vmap work work
 
 # 编译仿真文件
 vlog ./../*.v
 
 # 编译设计文件
 vlog ./../../rtl/*.v
 
 # 无优化simulation                                        *** 请修改文件名 ***
 vsim -novopt work.fsm_tb
 
 # ==========================================================================
 # ==   状态机名称查看器，如若不用请删除！！！
 # ==========================================================================
 
 # 结构体设置
 virtual type {
     {'b0001 S0}
     {4'b0010 S1}
     {'b0100 S2}
     {4'b1000 S3}
 } fsm_type;
 
 # 结构体和信号名关联，命名为state_name
 virtual function {(fsm_type)/fsm_tb/u_fsm/state} state_name
 
 # ==========================================================================
 # ==   加载波形
 # ==========================================================================
 
 # 添加波形，高度30，以unsigned格式显示                        *** 请修改路径名 ***
 add wave -height  -radix unsigned /fsm_tb/u_fsm/*
 
 # 跑完
 run -all

3.打开Modelsim，点击 Files --- Change Directory ，找到刚刚那个 tcl 文件所在的文件夹。

4.在Transcript窗口输入 do sim.tcl，敲击Enter回车键。现在Modelsim就会自动帮你工作啦！

ps: 

1.如果你的文件夹结构设置的和我一样，而且testbench文件命名为：XX_tb.v，里面例化的名称为 u_XX ，那么以后只需要将上述代码的 fsm 以"不匹配全词"方式替换成XX即可，当然手动修改也是很方便的，毕竟只要改2处地方即可。

2.这样操作在Project区域是空白的，那我们改了代码后怎么编译调试呢？在Library里找到模块用鼠标右键选择编译即可，和在Project里编译是一样的效果。然后在波形那restart一下重跑就行了。

六、用bat命令直接运行Modelsim

　　如果你懒得连Modelsim都不想打开，那可以试试 .bat文件的操作。

1.在 sim.tcl文件边上新建一个txt文件，里面写好下面的的代码然后保存。注意第4行需要和你的 .tcl 文件名称保持一致。

::请按任意键继续...
pause

::打开Modelsim并执行do sim.tcl
vsim -do sim.tcl

2.将刚刚那个 .txt 文件重命名为 .bat 文件

3.打开这个bat文件，敲Enter回车键，OK，电脑自动打开Modelsim自动仿真出波形了！

Modelsim的记录就到这了，这个工具很强大，很多功能我还不懂，以后再添加吧。