VCS使用学习

素颜马尾好姑娘i 2022-07-18 01:17 201阅读 0赞

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reference : http://blog.chinaaet.com/weiqi7777/p/36105

最近在学习VCS，现将VCS的一些使用心得记录下来。

VCS是synopsys的仿真verilog的仿真器。基于linux系统。有命令行模式和图形化模式。图形化模式是用的dve。

以串口verilog代码使用为例，进行VCS使用说明。

简要说明下该串口功能。该串口工作在波特率为115200，无奇偶检验位。一位停止位。当使能信号有效，就将8位数据发送出去，输出结束后，在将该数据读回来。即自发自收。

测试代码如下：

module ceshi_uart_test;
    // Inputs
    reg clk;
    reg rst_n;
    reg [7:0] in_data;
    reg w_en;
    // Outputs
    wire [7:0] data;
    wire tx_free;
    wire rx_free;
    // Instantiate the Unit Under Test (UUT)
    ceshi_uart uut (
    .clk(clk),
    .rst_n(rst_n),
    .in_data(in_data),
    .w_en(w_en),
    .data(data),
    .tx_free(tx_free),
    .rx_free(rx_free)
    );
    always #1 clk = ~clk;
    initial begin
    // Initialize Inputs
    clk = 0;
    rst_n = 0;
    in_data = 8'h53;
    w_en = 0;
    // Wait 100 ns for global reset to finish
    #100 rst_n = 1;
    #50 w_en = 1;
    #5 w_en = 0;
    @(tx_free)
    #50 w_en = 1;
    #5 w_en = 0;
    // Add stimulus here
    #100 $finish;
    end
    endmodule

顶层模块代码：

module ceshi_uart(
    input clk,
    input rst_n,
    input [7:0] in_data,
    input w_en,
    output [7:0] data,
    output tx_free,
    output rx_free
    );
    wire band_tick;
    wire [1:0] rx_state;
    wire [1:0] tx_state;
    wire txd_data;
    bandrate_generate //波特率产生模块。产生波特率时钟的16倍时钟
    #(
    .bandrate(19200) //波特率
    )bandrate_generate_1
    (
    .clk(clk),
    .rst_n(rst_n),
    .state(rx_state|tx_state),
    .band_tick(band_tick)
    );
    uart_rx uart_rx_1 ( //接收模块
    .clk(clk),
    .rst_n(rst_n),
    .rxd_data(txd_data),
    .band_tick(band_tick),
    .free(rx_free),
    .data(data),
    .rx_state(rx_state)
    );
    uart_tx uart_tx_1( //发送模块
    .clk(clk),
    .rst_n(rst_n),
    .w_en(w_en),
    .band_tick(band_tick),
    .send_data(in_data),
    .free(tx_free),
    .txd_data(txd_data),
    .tx_state(tx_state)
    );
    Endmodule

波特率产生模块

module bandrate_generate
    #(
    parameter bandrate = 9600
    )
    (
    input clk,
    input rst_n,
    input [1:0] state,
    output band_tick
    );
    //此处initial语句是可以综合的，因为是预先计算的。
    /************* initial the bandrate *******************/
    reg[9:0] bandrate_number ;
    initial
    begin
    case( bandrate )
    4800:
    bandrate_number = 650;
    9600:
    bandrate_number = 325;
    14400:
    bandrate_number = 216;
    19200:
    bandrate_number = 162;
    38400:
    bandrate_number = 80;
    56000:
    bandrate_number = 55;
    115200:
    bandrate_number = 26;
    default:
    bandrate_number = 352;
    endcase
    end
    /************* end initial bandrate ****************/
    localparam idle = 2'd0;
    reg[9:0] bandrate_cnt ;
    always@( posedge clk ) begin
    if( !rst_n )
    begin
    bandrate_cnt <= 0;
    end
    else
    begin
    if( state == idle || bandrate_cnt == bandrate_number )
    bandrate_cnt <= 0;
    else
    bandrate_cnt <= bandrate_cnt + 1'b1;
    end
    end
    assign band_tick = (bandrate_cnt == bandrate_number);
    endmodule

接收数据模块

module uart_rx(
    //input signal
    input clk,
    input rst_n,
    input rxd_data,
    input band_tick,
    //output signal
    output reg free,
    output reg [7:0] data,
    output [1:0] rx_state,
    output reg finish
    );
    localparam idle = 2'd0;
    localparam start = 2'd1;
    localparam receive = 2'd2;
    localparam stop = 2'd3;
    reg [1:0] state;
    reg [1:0] state_next;
    reg [7:0] rx_data;
    reg [7:0] rx_data_next;
    reg [3:0] n_reg;
    reg [3:0] n_next;
    reg [3:0] cnt_reg;
    reg [3:0] cnt_next;
    always@( posedge clk ) begin
    if( !rst_n )
    begin
    state <= idle;
    n_reg <= 0;
    cnt_reg <= 0;
    rx_data <= 0;
    end
    else
    begin
    state <= state_next;
    n_reg <= n_next;
    cnt_reg <= cnt_next;
    rx_data <= rx_data_next;
    end
    end
    always@ * begin
    n_next = n_reg;
    cnt_next = cnt_reg;
    state_next = state;
    rx_data_next = rx_data;
    finish = 0;
    free = 0;
    case( state )
    idle:
    begin
    free = 1;
    if( ~rxd_data )
    begin
    state_next = start;
    cnt_next = 0;
    end
    end
    start:
    begin
    if( band_tick )
    if( cnt_reg == 15 )
    begin
    state_next = receive;
    rx_data_next = 0;
    cnt_next = 0;
    n_next = 0;
    end
    else
    cnt_next = cnt_reg + 1'b1;
    end
    receive:
    begin
    if( band_tick )
    begin
    if( cnt_reg == 7 )
    rx_data_next = {rxd_data,rx_data[7:1]};
    if( cnt_reg == 15 )
    begin
    cnt_next = 0;
    if( n_reg == 7 )
    begin
    state_next = stop;
    end
    else
    n_next = n_reg + 1'b1;
    end
    else
    cnt_next = cnt_reg + 1'b1;
    end
    end
    stop:
    begin
    if( band_tick )
    if( cnt_reg == 15 )
    begin
    cnt_next = 0;
    state_next = idle;
    finish = 1;
    end
    else
    cnt_next = cnt_reg + 1'b1;
    end
    default:
    state_next = idle;
    endcase
    end
    always@( posedge clk ) begin
    if( !rst_n )
    data <= 0;
    else
    begin
    if( state == stop )
    data <= rx_data;
    else
    data <= data;
    end
    end
    assign rx_state = state;
    endmodule

发送数据模块

module uart_tx
    (
    input clk,
    input rst_n,
    input w_en,
    input [7:0] send_data,
    input band_tick,
    output reg free,
    output reg txd_data,
    output [1:0] tx_state
    );
    // define serial_port state
    localparam idle = 2'd0;
    localparam start = 2'd1;
    localparam send = 2'd2;
    localparam done = 2'd3;
    reg [1:0] state;
    reg [1:0] state_next;
    reg [3:0] n_reg;
    reg [3:0] n_next;
    reg [3:0] cnt_reg;
    reg [3:0] cnt_next;
    always@( posedge clk ) begin
    if( !rst_n )
    begin
    state <= idle;
    n_reg <= 0;
    cnt_reg <= 0;
    end
    else
    begin
    state <= state_next;
    n_reg <= n_next;
    cnt_reg <= cnt_next;
    end
    end
    always@ * begin
    state_next = state;
    n_next = n_reg;
    cnt_next = cnt_reg;
    free = 0;
    case( state )
    idle:
    begin
    txd_data = 1;
    free = 1;
    if( w_en )
    begin
    state_next = start;
    end
    end
    start:
    begin
    txd_data = 0;
    if( band_tick )
    begin
    if( cnt_reg == 15 )
    begin
    state_next = send;
    n_next = 0;
    cnt_next = 0;
    end
    else
    begin
    cnt_next = cnt_reg + 1'b1;
    end
    end
    end
    send:
    begin
    txd_data = send_data[n_reg];
    begin
    if( band_tick )
    begin
    if( cnt_reg == 15 )
    begin
    cnt_next = 0;
    if( n_reg == 7 )
    state_next = done;
    else
    n_next = n_reg + 1'b1;
    end
    else
    cnt_next = cnt_reg + 1'b1;
    end
    end
    end
    done:
    begin
    txd_data = 1;
    if( band_tick )
    begin
    if( cnt_reg == 15 )
    begin
    cnt_next = 0;
    state_next = idle;
    end
    else
    cnt_next = cnt_reg + 1'b1;
    end
    end
    default:
    state_next = idle;
    endcase
    end
    assign tx_state = state;
    endmodule

下面开始进行VCS仿真。

VCS要使用图形化界面dve，必须得先编译得到vpd文件，才能dve看波形。

首先是编译verilog文件。

主要命令如下

vcs verilog文件 \[-y 搜索路径 +libext+.v -debug\_all –ncli\]

其中 \[\]中的选项是可选的。

> \-y 搜索路径 是指定编译的verilog代码在什么路径下

> \+libext+.v 是指该路径下所有的后缀为.v的文件

> \-debug\_all 是调试用的，如果要进行调试，就要加这个命令。

> \-ncli 是命令行ncli调试。

> 以上是主要的可选项，其余的自行百度。

[![clip\_image002][clip_image002]][clip_image002_clip_image002]

我的文件目录如上所示，测试代码在当前目录下，其余的调用的模块代码在rtl目录下。

所以，要编译。用如下命令：

vcs ceshi\_uart\_test.v -y ./rtl +libext.+v

就进行编译了。-y的作用就是指定搜索路径，因为有可能我们的verilog代码不都是在当前目录下，而是在一个文件夹里面。这样就可以用-y指定该文件夹，这样vcs编译的时候，就会去该目录下去寻找verilog文件。而+libext+.v是指在该搜索路径下，将顶层模块中用到的例化模块都给包括进来。

> 如果所有的verilog文件都在当前目录下，那么可直接执行

> vcs a.v b.v c.v …… （注意，testbench要放在最前面，因为testbench中有\`timescale）

> 如果只是 vcs ceshi\_uart\_test.v –y ./rtl 就会有如下错误

[![clip\_image004][clip_image004]][clip_image004_clip_image004]

提示测试文件中的例化模块找不到。

[![clip\_image006][clip_image006]][clip_image006_clip_image006]

> 编译完成后，会在当前目录下，生成一个simv文件。 这个文件是一个可执行文件，执行这个文件，就可以看到我们的仿真结果。以文本显示。

> 命令是 ./simv

[![clip\_image008][clip_image008]][clip_image008_clip_image008]

因为在testbench中没有写显示内容，所以仿真结果是看不到显示结果的。

可以用dve查看波形。

命令 ./simv –gui

[![clip\_image010][clip_image010]][clip_image010_clip_image010]

可以看到会有错误，这是因为没有生成vpd文件。VCS的dve是执行vpd文件的。直接vcs verilog文件 是不会产生vpd文件的。要加一个-debug\_all或者-debug或者-debug\_pp 命令。不过推荐用-debug\_all,因为这个可以加断点。

即 vcs ceshi\_uart\_test.v -y ./rtl +libext.+v -debug\_all

然后在 ./simv –gui

[![clip\_image012][clip_image012]][clip_image012_clip_image012]

> 就打开了dve。同时在当前目录下，产生了inter.vpd文件。

> 接下来的操作和一般的verilog仿真软件是一样的。选中信号加入到波形中，然后开始仿真。就可以看到波形了。

[![clip\_image014][clip_image014]][clip_image014_clip_image014][![clip\_image016][clip_image016]][clip_image016_clip_image016]

> 开始仿真。就可以看到波形了。

> 接下来是命令行调试。

> 命令行调试不用看波形，用命令，执行仿真，观看信号。命令行仿真是在ucli中进行的。所以在编译命令中，要加入-ucli。

> 使用命令行调试，可在testbench中加入$stop语句。这样仿真可以在该处停下来，这样可以查看各个信号的值。

> 如我再testbench中加入两个$stop语句。[![clip\_image018][clip_image018]][clip_image018_clip_image018]

> 执行命令 vcs ceshi\_uart\_test.v -y ./rtl +libext.+v -debug\_all –ucli –R

> \-R 表示编译后立即执行。

> 不加这个选项 那执行完上个命令后，在执行命令./simv –ucli 才启动ucli调试。

[![clip\_image020][clip_image020]][clip_image020_clip_image020]

> 显示ucli就表示进入ucli调试了。

> ucli中有一些常用命令，

> scope 显示当前的顶层模块

> scope u1 就表示进入到当前顶层模块的u1模块，同时将u1模块设置为顶层模块

> scope –up 回到目前顶层模块的上一层。

> scope可以用来选择不同的模块，以此来显示不同的信号。因为show是显示当前顶层的信号以及子模块

> show 显示当前顶层模块的信号以及子模块

show 信号 –value -radix hex/bin/dec 显示信号的值 以特定的进制显示。

> run 运行仿真

> run 一直运行，直到遇到$stop或者设置的断点
> 
> run time 运行多少时间停止（不推荐）
> 
> run -posedge 信号 运行到信号的上升沿停止
> 
> run -negedge 信号 运行到信号的下降沿停止
> 
> run -change 信号 信号有变化时停止

> stop 设置断点

> stop 显示断点
> 
> stop –posedge 信号 在信号的上升沿设置断点
> 
> stop -negedge 信号 在信号的下降沿设置断点
> 
> stop -condition \{信号表达式\} 信号表达式为真的地方设置断点
> 
> stop -delete 断点值 删除断点值的断点

> restart 重新开启ucli调试模式

> \-h 帮助命令

> 命令后面接 –h 显示当前命令的帮助

> 如 scope –h 显示

[![clip\_image022][clip_image022]][clip_image022_clip_image022]

> 接下来就开始调试

[![clip\_image024][clip_image024]][clip_image024_clip_image024]

> 首先scope命令，显示当前顶层为ceshi\_uart\_test，即我们的testbench模块。
> 
> 第二个命令 show 显示当前模块下有哪些信号和子模块。可看出，有7个信号，和一个子模块uut。即我们例化的uart\_top模块。
> 
> 第三个命令 show –value 显示信号的值，以16进制显示，因为还没有开始运行，所以信号的值都是x。不定值。
> 
> 第四个命令 scope uut 进入到uut子模块。当前的顶层模块为uut
> 
> 第五个命令 show 显示当前顶层模块uut的信号以及子模块，这里有11个信号，3个子模块。
> 
> 执行scope –up 回到顶层模块。

[![clip\_image026][clip_image026]][clip_image026_clip_image026]

> 第六个命令 run命令 在56行有$stop，所以在该处，仿真暂停。
> 
> 第七个命令 show命令 显示信号的值 因为有些值还没有初始化，所以显示为x。
> 
> 第八个命令 show命令 显示子模块uut中的信号。调用模块中的信号是用 . 调用的。

[![clip\_image028][clip_image028]][clip_image028_clip_image028]

> 第九个命令 设置断点1 在clk的上升沿设置断点1
> 
> 第十个命令 设置断点2 在clk的下降沿设置断点2
> 
> 第十一个命令 设置断点3 在rst为1 设置断点3
> 
> 第十二个命令 显示断点 设置了三个断点，这里就显示3个断点
> 
> 第十三个命令 删除断点2 删除在clk下降沿设置的断点2
> 
> 第十四个命令 显示断点 删除掉了断点2 这里就显示断点1和3
> 
> 断点设置好后，接下来就run，show 看信号就可以了。
> 
> 使用restart可以重新开始调试。即仿真时刻回到0时刻。
> 
> 每次show –value 比较麻烦，可以使用 alias var show –value 用var代替show –value。
> 
> 如果show –value 信号 就可以 var 信号
> 
> 以上就是我目前学习到VCS的一些使用心得。当然VCS还有其他的一些命令，由于还没有接触到，这里也没有提到。

[clip_image002]: http://files.chinaaet.com/images/blog/2014/08/02/19720085449299.jpg
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