ModelSim仿真教程：从设计输入到时序分析

本教程主要围绕如何在ModelSim环境中映射现有的库，特别是对于使用UI操作进行库的预编译和设计流程的介绍。ModelSim是一款广泛使用的仿真工具，支持Verilog和VHDL语言，适用于多种设计阶段的验证。 在PLD（可编程逻辑器件）设计流程中，有几个关键步骤是必不可少的。首先，设计输入阶段，设计师会创建行为或结构描述。接着，进行RTL（寄存器传输层）仿真，这是功能仿真阶段，主要用于验证逻辑模型，但不考虑时间延迟。如果需要，设计可能会在这个阶段进行编辑。然后是设计综合，将设计翻译成特定工艺的门级表示，并进行优化，以满足面积和性能要求。布局和布线阶段将设计映射到目标工艺的物理位置，使用指定的布线资源。门级仿真阶段进行时序仿真，确保设计在实际工艺中能正常工作。时序分析确保设计满足性能规范，如果不符合，可能需要再次编辑设计。最后，经过版图设计、仿真和在板编程及测试，完成整个设计流程。 ModelSim是由Model Technology公司开发的仿真工具，它是业界广泛采用的仿真器之一。ModelSim提供了多种版本，如ModelSim/VHDL、ModelSim/Verilog、ModelSim/LNL、ModelSim/PLUS以及ModelSim/SE，分别针对不同的需求和语言支持。其中，ModelSim/SE是主要版本，包含了PLUS版本的所有功能并增加了额外特性。ModelSim支持多种标准，包括VHDL '87和'93、Verilog IEEE1364-95、SDF 1.0-3.0、VITAL 2.2b和VITAL '95，同时拥有直观的用户界面。 在使用ModelSim进行仿真时，用户可以选择通过命令行界面（Cmd）或用户界面（UI）操作。UI方式更便于接受菜单和命令行输入，是本课程重点讨论的内容。ModelSim的主要窗口包括main主窗口、structure结构窗口、process处理窗口、Signal&variable信号和变量窗口、dataflow数据流窗口以及source源窗口和Wave&list波形和列表窗口。这些窗口为用户提供了全面的设计查看和调试能力。 通过本教程，学习者将掌握如何在ModelSim中映射预编译的库，如何进行基本的仿真步骤，如设置用户界面、执行功能仿真以及处理Quartus输出的仿真文件，以及如何进行时序仿真的全过程。这将有助于提升在硬件描述语言设计中的仿真技能和效率。