1.6.2　ModelSim仿真软件

Mentor公司的ModelSim是业界最优秀的HDL仿真软件，它能提供友好的仿真环境，支持VHDL和Verilog HDL混合仿真。ModelSim采用直接优化的编译技术、单一内核仿真技术，编译仿真速度快，编译的代码与平台无关，便于保护IP核。ModelSim具有图形界面和用户接口，为用户加快调试进程提供了强有力的手段，是进行FPGA开发时首选的仿真软件，其主要特点有：

• 采用RTL级和门级优化技术，编译仿真速度快，具有跨平台、跨版本的仿真功能；

• 可进行VHDL和Verilog HDL混合仿真；

• 集成了性能分析、波形比较、代码覆盖、数据流ChaseX、信号检测（Signal Spy）、虚拟对象（Virtual Object）、Memory窗口、Assertion窗口、源码窗口显示信号值、信号条件断点等众多调试功能；

• 具有C语言和Tcl/Tk接口，支持C语言调试；

• 全面支持系统级描述语言，支持SystemVerilog、SystemC、PSL等语言。

ModelSim具有SE、PE、LE和OEM等不同版本，其中SE是最高级的版本，集成在Actel、Atmel、Altera、Xilinx以及Lattice等FPGA厂商设计工具中的均是OEM版本。SE版和OEM版在功能和性能方面有较大差别，比如对于大家都关心的仿真速度，以Xilinx公司提供的OEM版本为例，对于代码少于40000行的设计，SE版本比OEM版本要快10倍；对于代码超过40000行的设计，SE版本要比OEM版本快近40倍。ModelSim的SE版本支持Windows、UNIX和Linux混合平台，可提供全面完善以及高性能的验证功能，全面支持业界的标准。虽然集成在Altera等FPGA厂商设计工具中的是ModelSim的OEM版本，但用户可独立安装ModelSim的SE版本。只需通过简单设置，即可将SE版本的ModelSim集成到Quartus II等开发环境中，方法如下。

运行Quartus II，依次单击“Tools→Options”菜单，在弹出的对话框中依次单击“General→EDA Tool Options”条目即可弹出“EDA Tool Options”对话框，如图1-9所示。从图1-9所示的对话框选项中可以看出，Quartus II可以集成ModelSim、Synplify、Synplify Pro等工具。在相应工具对应的路径编辑框中输入工具的执行路径即可轻松地将该工具集成在Quartus II中。在图1-9中“ModelSim-Altera”对应的路径设置为“C:\altera\13.1\modelsim_ase\win32aloem\”（读者需要根据ModelSim的安装路径进行设置），即可将ModelSim集成在Quartus II中。需要注意的是，“ModelSim-Altera”的路径名最后必须加上“\”，否则无法正确启动。

图1-9　“EDA Tool Options”对话框

ModelSim是独立的仿真软件，本身可独立完成程序代码编辑及仿真功能。ModelSim运行界面如图1-10所示，主要由标题栏、菜单栏、工具栏、库信息窗口、对象窗口、波形显示窗口和脚本信息窗口组成。

图1-10　ModelSim运行界面

ModelSim的窗口很多，共10余个。在仿真过程中，除了主窗口，其他窗口均可以打开多个副本，且各窗口中的对象均可相互以拖动的方式添加，使用起来十分方便。当关闭主窗口时，所有已打开的窗口均会被自动关闭。ModelSim丰富的显示及调试窗口一方面可以极大地方便设计者对程序的仿真调试，另一方面也使初学者掌握起来比较困难。本书不对ModelSim进行详细介绍，读者可参考软件使用手册以及其他参考资料学习如何使用ModelSim。仿真技术在FPGA设计中具有十分重要的地位，熟练掌握仿真工具及仿真技巧是一名优秀工程师的必备技能。当然，要熟练掌握仿真软件，除了查阅参考资料，还需进行大量的实践，在实践中逐渐理解、掌握并熟练应用各种仿真软件，以提高仿真调试技巧。