Vivado Waveform功能使用技巧詳解

使用波形配置文件

Vivado Simulator允許用戶自定義波形顯示方式，當(dāng)前的顯示狀態(tài)稱作波形配置。波形配置可以保存為WCFG文件，供以后使用。一個波形配置對應(yīng)一個Wave窗口，沒有保存的波形配置顯示為untitled。打開仿真后，F(xiàn)ile菜單中有與波形配置相關(guān)的指令：

這些控制功能依次是：

• New Waveform Configuration：創(chuàng)建一個新的波形配置，Vivado會打開一個新波形窗口，但是不包含任何HDL對象，設(shè)計者從Scope或Object窗口中人工添加；
• Open Waveform Configuration：打開配置文件同時打開一個波形窗口，會顯示存儲在WCFG文件中對象的波形數(shù)據(jù)；
• Saving a Wave Configuration：保存當(dāng)前波形配置到WCFG文件中。

如果關(guān)閉了仿真，下次需要使用是只是想查看上次仿真的結(jié)果，而不是重新運(yùn)行仿真，點擊Flow菜單下的Open Static Simulation，選擇WDB文件即可（在project.sim/sim_1/behav路徑下）。靜態(tài)仿真模式下，Vivado Simulator會從WDB文件中讀取數(shù)據(jù)并顯示。

運(yùn)行仿真過程中，會將顯示的HDL對象的波形活動、Sope窗口中的對象、Objects窗口中的對象存儲到WDB文件中。但注意，Vivado不能打開2014.3版本之前創(chuàng)建的WDB文件。

窗口對象（wave object）

向波形配置中添加一個HDL對象，其實并不是直接添加該對象，Vivado會創(chuàng)建一個窗口對象，該對象與HDL對象有聯(lián)系也有區(qū)別。借助此特性，一個HDL對象可以創(chuàng)建多個與其相關(guān)的窗口對象，且每個窗口對象的顯示設(shè)置可以不同。比如一個用16進(jìn)制顯示，另一個用10進(jìn)制顯示。

由HDL對象而來的窗口對象稱作設(shè)計窗口對象，除此之外，還有其它的對象類型：隔離帶（divider）、群組（group）、虛擬總線（virtual buses）。這些對象都是為了提高觀察波形的便捷性，前兩者示例如下圖。虛擬總線是將多個信號組合為一個總線顯示。

波形窗口中包含Name、Value和波形三部分。

• Name默認(rèn)顯示為short形式，右鍵菜單中Rename指令可以創(chuàng)建custom名稱，Name指令選擇顯示方式為short、long（顯示對象所處層次路徑）或custom。
• Value根據(jù)格式和基數(shù)設(shè)置顯示方式不同，注意波形窗口中的radix和Objects窗口中的radix設(shè)置只作用于各自的窗口。

默認(rèn)Value顯示的基數(shù)為16進(jìn)制，想要改變默認(rèn)設(shè)置，在波形窗口中點擊Settings，選擇一個Radix：

順便再介紹下其它設(shè)置選項實現(xiàn)的功能效果：

• Elide Setting：如果信號名字太長無法完整顯示，該選項設(shè)置從哪邊開始省略字符顯示，包括left、middle和right。
• Draw Waveform Shadow：選中，波形顯示會帶有陰影效果。
• Show signal indices：選中，波形對象的Name左側(cè)會顯示對應(yīng)的行數(shù)，并且可以拖動行數(shù)之間的橫線來改變波形對象的高度。
• Show grid lines：選中，波形窗口中會顯示網(wǎng)格線。
• Snap to Transition/Floating Ruler：與測量有關(guān)，具體在下文介紹。

在選中對象的右鍵菜單->Radix中可以設(shè)置單個信號的基數(shù)（應(yīng)與該信號的本質(zhì)相符），常見的基數(shù)已經(jīng)非常熟悉。Radix還可以選擇為Real，設(shè)計者可以在Real Setting中設(shè)置Value按指定的定點數(shù)或浮點數(shù)格式顯示，提供了極大的便利性。

該功能非常實用，比如CORDIC IP核在計算arctan函數(shù)時，輸出數(shù)據(jù)為帶符號、小數(shù)點從MSB三位后的格式，只需要在這里設(shè)置相應(yīng)格式，就可以直接顯示為-pi~pi的范圍，而不需要人工計算。

設(shè)置模擬波形顯示方式

有時總線數(shù)據(jù)用模擬波形的方式觀察更直觀，但注意信號的Radix設(shè)置必須符合其本質(zhì)，才能顯示正確的波形。比如一個總線數(shù)據(jù)按帶符號二進(jìn)制補(bǔ)碼編碼，Radix必須設(shè)置為一種帶符號格式；如果一個數(shù)據(jù)為浮點數(shù)格式，必須選擇real并做正確的設(shè)置。

在對象右鍵->Waveform Style，可選擇模擬（Analog）或數(shù)字（Digital）顯示方式，Anolog Settings中可以設(shè)置模擬波形的顯示方式。注意：模擬顯示僅支持位寬不超過64Bits的總線。

下面介紹一下各選項的設(shè)置方法和效果：

• Row Height：規(guī)定選中對象的顯示高度，單位為像素點數(shù)目，相當(dāng)于收縮或拉伸波形的高度（digital顯示方式高度為20，analog顯示高度默認(rèn)為100）。
• Y Range：規(guī)定波形區(qū)域的數(shù)值顯示范圍。Auto模式下根據(jù)當(dāng)前的仿真時間內(nèi)的值自動選擇范圍，且會隨時間更新；Fixed設(shè)置固定的顯示范圍。
• Interpolation Style：設(shè)置將數(shù)據(jù)點連成線的插值方式，Liner表示線性插值，Hold表示保持插值，兩個點之間的數(shù)據(jù)會保持前一個點的數(shù)據(jù)值。
• Off Scale：設(shè)置超出顯示范圍的波形該如何處理，Hide會隱藏超出范圍的部分，Clip會超出范圍為的部分限制在最大值/最小值（即削頂），overlap在超出范圍時仍然會顯示波形，但是波形會疊在其它波形對象上。
• Horizontal Line：選中會在指定值處畫一條水平線。

此外，某些總線信號的有效順序可能與定義的Bit順序相反，可以在右鍵菜單中選擇“Reverse bit order”交換總線Bit順序，如bus[7:0]交換后為bit[0:7]，信號的值和波形也會跟著改變。

在時間刻度上右鍵，可以設(shè)置顯示時間的方式，包括fs、ps、ns、us、ms、s，Auto會自動選擇最適合的單位，Default表示HDL設(shè)計中規(guī)定的仿真精度。此外還有Samples以離散采樣數(shù)值的方式顯示，User為用戶自定義的時間單位，但這兩個設(shè)置對HDL無效。

觀察波形輔助工具

上文提到窗口對象中還包括如下三類，來幫助設(shè)計觀察仿真結(jié)果：

• Group：一個Group相當(dāng)于一個容器，將相關(guān)的波形對象組合在一個文件夾中。選中想要添加的對象，右鍵->New Group即可建立一個新組。注意選中g(shù)roup后delete會刪除掉該組和內(nèi)部所有的對象，如果只是想解散組，使用右鍵菜單中的Ungroup。
• Divider：divider用來隔離不同的HDL對象，點擊信號的右鍵菜單中->New Divider，會在其下方創(chuàng)建一條隔離帶，delete即可刪除。
• Virtual Bus：可以將多個標(biāo)量或向量組合在一起作為虛擬總線顯示，按順序選中要添加的對象，右鍵->New Virtual Bus。同樣delete會刪除掉虛擬總線所有對象，僅刪除虛擬總線應(yīng)使用Ungroup。

除此之外，Vivado還提供了一些其它特性幫助設(shè)計者分析波形中的數(shù)據(jù)：

1.光標(biāo)

在波形上單擊，會出現(xiàn)黃色的光標(biāo)，稱之為主光標(biāo)；按住Shift鍵，再在另一個地方點擊，會出現(xiàn)第二個光標(biāo)，稱之為輔助光標(biāo)（虛線，會替換原主光標(biāo)所在位置）。頂部會顯示每個光標(biāo)所處的時間點，底部有刻度尺且顯示兩者之間的時間差（顯示刻度尺需要在設(shè)置中選中Floating Ruler）。單擊波形窗口的任意地方，即可隱藏輔助光標(biāo)。

如果設(shè)置中選中了Snap to Transition，拖動光標(biāo)過程中會有一個根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)變換的圈（不選中該功能始終為空心圈，不會變化）?？招娜Α鸨硎竟鈽?biāo)處在信號的兩個過度點之間（過度點即為值發(fā)生改變的點）；實心圈●表示光標(biāo)位于過度點處或標(biāo)記（marker）上。如下圖所示：

通過此功能，設(shè)計者即可準(zhǔn)確地將光標(biāo)置于信號的邊緣處。波形窗口工具欄中還有Previous Transition和Next Transition兩個功能，可以改變光標(biāo)位置到選定對象的前一個或后一個過度點?？梢酝瑫r選中多個對象。

2.標(biāo)記

標(biāo)記（Marker）用來指示波形中設(shè)計者關(guān)心的重大事件，可以對與標(biāo)記事件相關(guān)的時間進(jìn)行測量。在窗口工具欄中點擊Add Marker（如下圖紅框）添加標(biāo)記，自動測量并顯示標(biāo)記與光標(biāo)之間的時間差。

標(biāo)記同樣支持Snap to Transition功能，讓設(shè)計者可以準(zhǔn)確地標(biāo)記信號邊緣。在標(biāo)記上右鍵，選中Delete Marke**r或**Delete All Markers即可刪除標(biāo)記。底部也會顯示時間刻度尺輔助時間測量，0時刻從輔助光標(biāo)開始，如果沒有輔助光標(biāo)會從選中的Marker處開始。

3.查找功能

右鍵菜單中Find/Find Value可分別用于查找某一對象或者選中對象中的特定值?？瞻卓蛑休斎霂Р檎易址仨毰c設(shè)置的Radix相符，否則編輯框會變?yōu)榧t色提示錯誤（如十六進(jìn)制就只能輸入0-F）。

句號的點‘.’相當(dāng)于通配符，如查找“1.2”，便會找到102、112等等。Match用于設(shè)置匹配模式，Beginning、End（以查找內(nèi)容為開頭或結(jié)尾）或Exact（精確值）。Previous和Next在結(jié)果之間切換，如果沒有找到工具條會顯示“Value not found”。

編輯：hfy