基于Modelsim FLI接口的FPGA仿真技術(shù)

　　1、Modelsim 及 FLI接口介紹

　　Modelsim是 Model Technology(Mentor Graphics的子公司)的 HDL 硬件描述語(yǔ)言仿真軟件，可以實(shí)現(xiàn) VHDL, Verilog，以及 VHDL-Verilog 混合設(shè)計(jì)的仿真。除此之外，Modelsim還能夠與 C 語(yǔ)言一起實(shí)現(xiàn)對(duì) HDL 設(shè)計(jì)文件的協(xié)同仿真。同時(shí)，相對(duì)于大多數(shù)的 HDL 仿真軟件來說，Modelsim 在仿真速度上也有明顯優(yōu)勢(shì)。這些特點(diǎn)使 Modelsim 越來越受到 EDA設(shè)計(jì)者、尤其是 FPGA 設(shè)計(jì)者的青睞。

　　Modelsim的 FLI接口(即 Foreign Language InteRFace)提供了C 語(yǔ)言動(dòng)態(tài)鏈接程序與仿真器的接口，可以通過 C 語(yǔ)言編程對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行輔助仿真。

　　2、協(xié)同仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及意義

　　協(xié)同仿真就是利用仿真工具提供的外部接口，用其他程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(非 HDL 語(yǔ)言，如C 語(yǔ)言等)編程，輔助仿真工具進(jìn)行仿真。Modelsim 提供了與 C 語(yǔ)言的協(xié)同仿真接口。以Windows 平臺(tái)為例，用戶通過 modelsim提供的 C 語(yǔ)言接口函數(shù)編程，生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，由modelsim調(diào)用這些動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)進(jìn)行輔助仿真(圖 1)。

　　圖 1協(xié)同仿真示意圖

　　Modelsim 與 C 語(yǔ)言協(xié)同仿真一是用于產(chǎn)生測(cè)試向量，避免手工編寫測(cè)試向量的繁瑣;二是可以根據(jù)程序計(jì)算結(jié)果自動(dòng)檢查仿真結(jié)果正確與否;三是模擬其他模塊(如 RAM)的功能，在系統(tǒng)級(jí)對(duì)設(shè)計(jì)文件仿真。實(shí)際中一般是把一和二結(jié)合在一起，用程序產(chǎn)生仿真向量，一方面輸出給設(shè)計(jì)文件作為輸入，另一方面由程序本身對(duì)該向量計(jì)算，把得到的結(jié)果與仿真器的輸出結(jié)果比較，檢查邏輯是否正確(圖 2)。至于模擬功能，現(xiàn)在已經(jīng)有一些通用芯片的模擬程序，如 denali 可以模擬 RAM 的功能。另外，用戶也可以利用 modelsim 提供的編程接口自己模擬一些芯片的行為，然后與設(shè)計(jì)文件連接到一起仿真。

　　圖 2 語(yǔ)言測(cè)試程序?qū)?VHDL 設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真結(jié)構(gòu)圖