如何脫離Vivado建立單獨仿真環境軟件呢？

開發目的

FPGA項目開發的過程中，需要完成設計代碼開發、驗證環境搭建、仿真分析、板級驗證等操作，在這個過程中，許多操作雖然必不可少但是步驟是重復的。輔助軟件通過預先定義的處理模式，對一些重復性復雜操作通過Python輔助軟件使操作簡化以提高項目開發效率。獨立仿真可以不依賴Vivado，簡化仿真步驟，但建立獨立仿真往往需要復雜繁瑣的步驟，所以簡化建立獨立仿真的步驟很有必要。

重要的是，有了脫離Vivado建的第三方仿真工具單獨的環境，為FPGA工程后續ASIC化提前搭建好仿真環境，只把用到的庫和相關文件從Vivado庫里抽取出來，同時，每次仿真時不用啟動非常占資源的Vivado軟件，直接運行仿真腳本即可。同時，軟件生成的仿真環境后也可以手動進行優化調整，按照用戶自己熟悉的仿真習慣進行定制化修改。

功能描述

該軟件用于提升FPGA仿真效率，節省仿真時間和步驟。本軟件可以建立獨立仿真，生成Questasim、modesim或VCS環境下的獨立仿真，可視化界面，更加方便用戶操作。

RTL設計完后會進行仿真Vivado內自帶仿真器，或者可以通過Vivado啟動第三方仿真工具聯合仿真。但是在實際項目開發過程中，當我們修改代碼后，需要關閉仿真軟件并重啟仿真，之前加載的波形信號也需要重新加載。因而很多時候，我們希望脫離Vivado，利用Modelsim或者VCS等第三方仿真工具，提高仿真效率；在這個過程中，通過提取工程中的代碼文件和IP核信息文件，縮減工程所占用的內存空間，方便項目開發人員同步及備份。該軟件建立獨立仿真首先會提取源仿真工具、目的仿真工具，了解要建立哪種環境下的獨立仿真。

還要提取自動化仿真文件名和創建獨立仿真的路徑，用于建立獨立仿真文件夾，該文件夾有rtl和sim兩個文件夾，仿真用到的文件都會放到該文件夾里面。然后會提取tb的module名字和vivado生成do文件路徑，該軟件會根據路徑和tb的module名字找到Vivado生成do文件，提取do文件里面的信息，把對應文件放到自動化仿真文件夾里面。提取目的仿真工具的win64和.setup文件的路徑，用于建立批處理文件和makefile文件。提取完信息后，點擊“開始生成按鈕”即完成建立自動化仿真操作。

該軟件在可執行python的環境下均可以運行，在實際項目測試中，能夠自動生成自動化仿真工程，減少仿真對vivado的依賴，減少了大量的重復性操作。

為了方便項目開發人員對輔助軟件的使用，輔助軟件需要具有良好的可視化操作界面，在完成一些基本參數的配置后，可一鍵式完成復雜操作。GUI界面如圖1所示：

使用說明

1 安裝和初始化

本軟件免安裝，通過點擊FPGA_simulate_tool.exe文件即可執行，如圖2所示：

2 輸入

根據GUI界面的提示輸入需要執行的命令。

3 輸出

運行軟件后，首先會根據選擇生成不同的輸出文件，選擇“自動化仿真生成工具”，輸入提示信息后，點擊生成“開始生成”，會生成自動化仿真工程，如圖3所示，其中所有rtl文件存放在rtl文件夾下，include文件存放在inlcud文件夾下，sim文件存放do文件和批處理文件。

操作步驟

本軟件在Window10的python可執行環境下示例操作。自動化仿真生成工具使用步驟如下：

步驟1：首先選擇源仿真工具和目的仿真工具。源仿真工具可供選擇的有：ModeSim、Questasim，目的仿真工具可供選擇的有ModeSim、Questasim、VCS，如圖7所示。

步驟2：輸入tbmodule名字、自動化仿真文件名字，會產生該名字的文件夾，自動化仿真工程在該文件夾里面。

步驟3：選擇“創建獨立仿真路徑”后面的“選擇路徑”按鈕，會讓選擇路徑，選擇好后點擊“選擇文件夾”按鈕，選擇創建獨立仿真路徑，如圖8所示：

步驟4：點擊“選擇路徑”按鈕，選擇vivado的do文件路徑和win64或.setup路徑，整體輸入信息如圖9所示：

步驟5：點擊“開始生成”按鈕，生成獨立仿真工程，生成成功會顯示“PASS”。如圖10所示。其中獨立仿真工程目錄在D盤文件夾“bus0123_40_25_NO_UDP_1”，文件名為“2”。該文件夾下內容如圖11所示，其中所有rtl文件在rtl文件夾下，所有include文件在include文件夾下。

當目的仿真工具選擇“modelsim”或者“questasim”，sim文件夾內容如圖12所示。其中.coe文件是源vivado工程的RAM的初始化文件，不是該軟件生成的文件。filelist.f文件存放所有需要編譯的rtl列表，run.do文件是用于自動化仿真，sim.bat和sim_fast_no_gui.bat是批處理文件，以上四個文件都是該軟件生成。點擊sim.bat或者sim_fast_no_gui.bat即可運行仿真工具進行自動化仿真，其中sim_fast_no_gui.bat省去了仿真工具的GUI界面，可以加速仿真速度。

當目的仿真工具選擇“VCS”時（雖然Vivado聯合VCS仿真時有自帶的一鍵轉換到VCS仿真的功能，但本文軟件提供的是一種更直接的脫離方式，把用到的庫和所有文件單獨提取出來放到一個文件夾中，便于分享，也便于為ASIC化的IP替換創建必要的環境），sim文件夾內容如圖13所示。其中.coe文件是源vivado工程的RAM的初始化文件，不是該軟件生成的文件。

filelist.f文件存放所有需要編譯的rtl列表，makefile是自動仿真文件，輸入make即可進行VCS的自動化仿真，仿真完后輸入makeverdi，即可用verdi打開波形文件。

上圖中雙擊sim.bat文件即可運行。

說明：建議在原Vivado工程所在的機器上運行該軟件提取相關腳本信息，原Vivado工程需要調用第三方仿真工具運行過并保留相應的sim文件夾。如有問題，請檢查vivado版本和仿真工具版本，以及編譯的vivado仿真庫所用的vivado版本和仿真工具版本。

結論

本軟件根據預先定義的Python腳本命令，通過用戶與GUI界面的交互，輸入必要的信息，將原本重復繁瑣操作通過輔助軟件進行簡化，提升了RTL的仿真的工作效率。本軟件通過將大量重復性文件和文件夾進行批處理，減少了人力創建文件夾，書寫重復代碼，人工轉化表項等繁瑣操作。此外，通過GUI界面的交互，提供了一個可視化界面，極大的提高了軟件的可操作性。

審核編輯：劉清