芯片設(shè)計(jì)之仿真工具

在通過Verilog語言完成芯片設(shè)計(jì)，且通過測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)（編寫testbench）對(duì)所設(shè)計(jì)的芯片施加激勵(lì)和觀測(cè)輸出后，需要在計(jì)算機(jī)上模擬芯片設(shè)計(jì)，以判斷所編寫的代碼是否符合預(yù)期。

在計(jì)算機(jī)上模擬芯片設(shè)計(jì)需運(yùn)用仿真工具，常用的EDA仿真工具主要由三家集成電路公司提供，分別是Mentor Graphics、Cadence、SYNOPSYS。

MentorGraphics的產(chǎn)品是Modelsim，該產(chǎn)品主要在WINDOWS系統(tǒng)上運(yùn)行，也可以在LINUX系統(tǒng)上運(yùn)行，適合初學(xué)者使用。

Cadence的產(chǎn)品是NC-Sim，該產(chǎn)品主要在LINUX系統(tǒng)上運(yùn)行，也可以在WINDOWS系統(tǒng)上運(yùn)行。

SYNOPSYS的產(chǎn)品是VCS，該產(chǎn)品主要在LINUX系統(tǒng)上運(yùn)行，不能在WINDOWS系統(tǒng)上運(yùn)行。

上文提及的LINUX系統(tǒng)和WINDOWS系統(tǒng)是EDA仿真工具的兩種主要操作系統(tǒng)。

WINDOWS系統(tǒng)主要運(yùn)用于可編程邏輯器件，如CPLD、FPGA的仿真，這是因?yàn)檫M(jìn)行驗(yàn)證的工程師（芯片生產(chǎn)前需要進(jìn)行驗(yàn)證，目的是防止實(shí)際生產(chǎn)的芯片出現(xiàn)漏洞導(dǎo)致百萬元到千萬元人民幣的損失）主要使用WINDOWS系統(tǒng)?？删幊踢壿嬈骷姆抡婀ぞ咧饕荕odelsim。

LINUX系統(tǒng)主要運(yùn)用于ASIC設(shè)計(jì)，即專用集成電路設(shè)計(jì)的仿真，因?yàn)樾酒O(shè)計(jì)到生產(chǎn)過程中使用的仿真以外的其他工具均支持LINUX系統(tǒng)，所以ASIC設(shè)計(jì)的仿真也主要使用LINUX系統(tǒng)。

根據(jù)課程推薦，ASIC設(shè)計(jì)人員或有學(xué)習(xí)更專業(yè)仿真工具想法的人員最優(yōu)選擇是NC-Sim和VCS這兩種專業(yè)軟件。課程由于證書（license）限制，只能使用Modelsim的教學(xué)版進(jìn)行芯片仿真講解。

Modelsim中內(nèi)嵌有教程和用戶手冊(cè)，如果需要學(xué)習(xí)Modelsim更高級(jí)的功能可以查找用戶學(xué)習(xí)手冊(cè)，網(wǎng)絡(luò)上也有高級(jí)教程可供學(xué)習(xí)和參考。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計(jì)與方法》

仿真的步驟如下：

（1）設(shè)置環(huán)境。包括在軟件里設(shè)置相應(yīng)的工程環(huán)境，設(shè)置相應(yīng)的庫文件，庫文件是其他人員已完成的設(shè)計(jì)文件，當(dāng)設(shè)計(jì)芯片需要某些已設(shè)計(jì)完成的文件時(shí)，可以調(diào)用庫文件。

（2）編寫Verilog代碼。編寫Verilog代碼既可以使用文本編輯工具，也可以使用Modelsim中提供的代碼編輯工具。

（3）編譯。編譯的目標(biāo)是將Verilog代碼轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)上可以執(zhí)行的程序。

（4）仿真。在仿真工具中模擬電路執(zhí)行過程。

（5）分析仿真結(jié)果。分析仿真結(jié)果是比較重要的步驟。分析仿真結(jié)果的目的是檢查電路模擬的結(jié)果是否正確，是否符合預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。分析仿真結(jié)果的方法有多種：最直接的方法是用波形的方式檢查，更高層次的方法包括數(shù)據(jù)流圖（以圖形方式來表達(dá)系統(tǒng)的邏輯功能、數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯流向和邏輯變換過程）、有限機(jī)（全稱有限狀態(tài)機(jī)，是一種用于進(jìn)行對(duì)象行為建模的工具，作用是描述對(duì)象在其生命周期內(nèi)所經(jīng)歷的狀態(tài)序列，以及如何響應(yīng)來自外界的各種事件），或用比較高效的方法定位故障發(fā)生的位置。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計(jì)與方法》

審核編輯 ：李倩