Как запустить симуляцию в Vivado

Симуляция — это один из видов моделирования. Моделирование используется для проверки поведения разработанного устройства. Для этого, на входы модуля подаются тестовые воздействия, а с его выходов считывается результат. Параллельно этому процессу, те же самые тестовые воздействия отправляются и в эталонную модель устройства. Результат модели сверяют с результатом проектируемого устройства и, в случае расхождения, сигнализируют об ошибке.

Генерация тестовых воздействий, подача их на верифицируемое устройство и модель, сверка результатов и логирование ошибок — все это выполняется средствами верификационного окружения, которое в рамках данных лабораторных работ будет именоваться как "тестбенч". Тестбенчи — это несинтезируемые модули, поэтому они не должны находиться в папке Design Sources, вместо этого для них есть папка Simulation Sources (см. "Менеджер проекта").

Для каждого верифицируемого модуля в репозитории есть отдельный тестбенч. Перед запуском моделирования, необходимо убедиться, что в качестве модуля верхнего уровня в папке Simulation Sources выбран тестбенч того модуля, который вы собираетесь верифицировать.

Есть несколько способов запустить симуляцию, рассмотрим два из них:

1. На панели слева, в разделе SIMULATION, нажать Run Simulation → Run Behavioral Simulation.

Рисунок 1. Запуск симуляции через вкладку SIMULATION окна Flow Navigator.

1. В иерархии проекта нажать по папке sim_1 правой кнопкой мыши, далее выбрать Run Simulation → Run Behavioral Simulation.

Рисунок 2. Запуск симуляции через контекстное меню папки sim_1 в Simulation Sources.

После запуска симуляции будет промоделировано определенное количество времени, задаваемое через настройки проекта (после создания проекта мы сделали это количество равное одной секунде), после чего моделирование приостанавливается. Моделирование может быть остановлено досрочно самим тестбенчем.

Окна для работы с симуляцией

После запуска симуляции в основной части окна Vivado откроется окно симуляции, представленное на рис. 3.

Рисунок 3. Окно симуляции.

Данное окно состоит из 4-х под-окон:

1. окно с вкладками Scope и Sources;
2. окно с вкладками Objects и Protocol Instances;
3. окно редактора с открытыми файлами и появившимся там окном временной диаграммы (которая также представляет собой файл);
4. Окно c вкладками Tcl Console, Messages и Log.

Окно с вкладками Scope и Sources

Вкладка Sources является той же самой вкладкой, что использовалась вами при добавлении и описании исходников и подробно разобрана в главе "Менеджер проекта".

Вкладка Scope отображает область видимости симуляции, верхним уровнем в которой является модуль верхнего уровня Simulation Sources и библиотека glbl, которую в рамках данного курса можно будет игнорировать. Раскрыв модуль верхнего уровня, можно увидеть иерархию модулей подобную иерархии в Simulation Sources. Выбрав конкретный модуль во вкладке Scope, можно "отправить" его на временную диаграмму: либо перетащив его в область сигналов, либо нажав по нему правой кнопкой мыши, и выбрав Add to Wave Window. В этом случае, на временную диаграмму добавятся входы и выходы этого модуля, а также его внутренние сигналы. Кроме того, выбор модуля во вкладке Scope влияет на отображение содержимого окна с вкладкой Objects.

На вкладке Objects находятся все объекты, связанные с модулем, выбранным во вкладке Scope: его входы и выходы, внутренние провода и регистры, параметры этого модуля и т.п. С помощью данной вкладки можно добавлять отдельные объекты выбранного модуля.

Панель инструментов симуляции

После запуска симуляции, вверху окна Vivado меняется панель инструментов. На рис. 3 обозначены следующие кнопки:

1. сбросить симуляцию (горячая клавиша Ctrl+Shift+F5);
2. запустить симуляцию до тех пор, пока она не будет остановлена тестбенчем или вручную (горячая клавиша F3);
3. запустить симуляцию указанного справа от кнопки промежутка времени (горячая клавиша Shift+F2);
4. перезапустить симуляцию (по умолчанию горячей клавиши нет, но может быть добавлена в настройках);
5. закрыть симуляцию.

Отличие сброса симуляции от её перезапуска отличается в следующем. При сбросе симуляции очищаются промоделированные значения добавленных на временную диаграмму сигналов (сами сигналы остаются на месте), при этом время симуляции перемещается на нулевую отметку (т.е симуляция начнется заново). Подобное действие может быть необходимо в случае отладки, или же посреди моделирования вы добавили на временную диаграмму новые сигналы, и хотите увидеть их поведение с самого начала симуляции. При сбросе симуляции не выполняется компиляция исходников (даже если их содержимое было изменено).

Перезапуск симуляции аналогичен закрытию симуляции и повторному её открытию. При этом, если в исходниках происходили изменения — файлы будут перекомпилированы. Обратите внимание, что Vivado в первую очередь обнаруживает только изменения, сделанные из собственного редактора. В случае, если файлы были изменены извне (в особенности это касается mem-файлов, которые начинают использоваться начиная с четвертой лабораторной работы) — Vivado может не обнаружить новых изменений. В случае, если симуляция ранее уже запускалась и с тех пор Vivado не обнаружил изменений в файлах — повторная компиляция, не производится и симуляция запускается средствами уже скомпилированных объектов. В случае, если изменения были сделаны извне, но Vivado их не обнаружил, можно очистить предыдущую сборку нажав правой кнопкой мыши по кнопки Simulation в окне Flow Navigator и выбрав Reset Behavioral Simulation (см. рис. 4).

Рисунок 4. Сброс файлов симуляции.

Таким образом, в случае если вы добавили сигналы на временную диаграмму, и хотите увидеть их поведение с нулевого момента времени, или же вы хотите очистить лог сообщений и увидеть сообщения только до определенного момента (т.е. все действия, которые не связаны с повторной компиляцией исходных кодов), имеет смысл сбросить симуляцию и выполнить моделирование повторно.

В случае, если вы изменили исходный код какого-то из модулей, и хотите выполнить моделирование обновленного кода, симуляцию можно закрыть и запустить повторно теми же способами, которыми вы запустили её в прошлый раз, либо перезапустить симуляцию в с помощью кнопки 4, представленной на рис. 3.

Если вы изменили модуль верхнего уровня в Simulation Sources, вам необходимо закрыть текущую симуляцию. Без этого новая не сможет запуститься и будет выдавать ошибку "boost filesystem remove: Процесс не может получить доступ к файлу". Подробнее об этой ошибке рассказано в главе "Список типичных ошибок в Vivado".

Подробнее о поиске ошибок и работе с временной диаграммой рассказано в главе "Руководство по поиску ошибок".