nc-verilog 实例学习

### nc-verilog 实例学习 #### 一、NC-Verilog Simulator 及其应用 **nc-verilog** 是一种广泛使用的硬件描述语言(HDL)模拟器，尤其适用于使用 Verilog 语言编写的数字系统设计。它由 Cadence 公司开发，能够提供强大的功能和灵活的界面供用户进行设计验证和调试。 ##### 编译 Verilog 源文件与仿真 - **编译**: 在使用 nc-verilog 之前，首先要对 Verilog 设计文件进行编译。这一步骤确保代码符合 Verilog 语言的标准，并且为后续的仿真准备必要的二进制文件。编译过程中可能会发现语法错误、类型不匹配等问题。 - **仿真**: 仿真是在编译成功之后进行的步骤，用于验证设计的功能是否符合预期。nc-verilog 提供了多种仿真方式，包括时序仿真、功能仿真等。此外，nc-verilog 还支持 SDF (Standard Delay Format) 文件，该文件包含了延迟信息，可用于更精确地模拟实际硬件行为。 #### 二、NC-Launch 的使用 NC-Launch 是一个图形用户界面工具，旨在简化大型设计项目的管理。它可以用来配置和启动编译器、描述器和仿真器等工具。 - **工具集成**: 除了核心的编译和仿真功能外，NC-Launch 还集成了其他一系列工具，如 SDF Compiler、HDL Analysis & Lint、Code Coverage Analyzer 等。这些工具能够进一步提高设计的质量和效率。 - **仿真控制**: 用户可以通过 NC-Launch 控制仿真过程，例如设置断点、单步执行等操作。这对于调试复杂的系统设计非常有帮助。 #### 三、SimVision 的调试功能 SimVision 是一个统一的图形化调试环境，专门用于 nc-verilog 仿真器。它支持 Verilog、VHDL、SystemC 等多种语言的设计调试。 - **Simulate 模式**: 在此模式下，用户可以实时查看仿真数据，并通过设置断点、单步执行等方式控制仿真进程。SimVision 提供了一系列工具，如 Console Window、Source Browser、Design Browser 等，用于辅助调试工作。 - **Console Window**: 允许用户输入 Tcl 命令以控制仿真流程。 - **Source Browser**: 显示设计的源代码，方便查找和定位问题。 - **Design Browser**: 用于浏览设计的层次结构，了解各个模块之间的关系。 - **Post-processing environment (PPE) 模式**: 在 PPE 模式下，仿真数据的分析是在仿真结束后进行的。此时用户可以访问所有 SimVision 工具，但无法直接控制仿真进程。为了使用 PPE 模式，需要先在 Simulate 模式下运行仿真，并将仿真结果保存到文件中。 #### 四、饮料机示例详解 本节将详细介绍如何使用 nc-verilog 和 SimVision 来实现一个简单的饮料机设计。 - **设计概述**: 饮料机由三个主要模块组成：Drink-machine（负责计算用户投入的金额并分发饮料）、Coin-counter（检测硬币投入情况）和 Can-counter（监测剩余饮料数量）。此外，还包括一个测试模块，用于初始化系统并对不同面额的硬币进行投入测试。 - **状态机**: 饮料机的核心逻辑是通过状态机实现的。状态机根据用户投入的硬币总额来决定当前状态，进而控制分发饮料或找零的操作。例如，当用户投入的金额达到 50 美分时，饮料机会分发一罐饮料并返回到初始状态；如果投入的金额超过 50 美分，则会分发饮料并找回多余金额，然后再回到初始状态。 - **状态表**: 下表总结了饮料机的状态转换规则： | 当前状态 | 变化值 | 下一状态 | |---------|----------|---------| | idle4`d0 | nickel_in | five | | | dime_in | ten | | | quarter | twenty | 通过上述介绍可以看出，nc-verilog 和 SimVision 结合使用不仅可以高效地完成 Verilog 代码的编译和仿真，还能帮助工程师深入理解设计行为，并有效定位潜在问题。这对于学习和掌握数字系统设计具有重要意义。