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cpu设计和实现(iverilog工具)

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        编写verilog的工具不少。大家熟知的modelsim、quartus和vivado都可以用来编写的。前者主要是用来仿真,quartus主要用于altera芯片(现在属于intel),vivado则服务于xilinx芯片(现在属于amd)。如果不愿意破解,其实找到一款合适的工具还是蛮难的,而且简单、方便、好上手。好在开源工具有iverilog这样一款工具,windows、linux、mac都可以安装。暂时不想购买开发板的朋友,可以试试,至少入门是不成问题的。

        代码链接地址,https://github.com/feixiaoxing/design_mips_cpu/tree/master/rtl/day01

1、安装地址

http://bleyer.org/icarus/iverilog-v11-20190809-x64_setup.exe

        工具中本身包含了iverilog和gtkwave,前者负责编译,后者负责显示。

2、编译命令


  
  1. C:\iverilog\bin\iverilog.exe -o tb tb.v cnt.v
  2. C:\iverilog\bin\vvp.exe -n tb -lxt2
  3. C:\iverilog\gtkwave\bin\gtkwave.exe hello.vcd

        命令主要是分成了三个部分。第一个命令iverilog主要是把所有的verilog文件编译在一起。第二个命令主要是仿真执行。第三个命令主要是把生成的hello.vcd文件显示出来。

3、cnt.v

        这是一个计数的代码,主要是周期性输出一个trigger信号。


  
  1. module count(rst, clk, out);
  2. // input & output
  3. input rst;
  4. input clk;
  5. output out;
  6. // wire & reg
  7. wire rst;
  8. wire clk;
  9. reg ce;
  10. reg out;
  11. // inner wire & reg
  12. reg[ 5: 0] cnt;
  13. // clause defined
  14. always @(posedge clk or posedge rst)
  15. if(rst)
  16. ce <= 1 'b0;
  17. else
  18. ce <= 1 'b1;
  19. always @(posedge clk or posedge rst)
  20. if (rst) begin
  21. cnt <= 6 'h00;
  22. end else if (ce == 1 'b1)begin
  23. if (cnt == 6 'd59)
  24. cnt <= 6 'h00;
  25. else
  26. cnt <= cnt + 1;
  27. end
  28. always @(posedge clk or posedge rst)
  29. if(rst)
  30. out <= 1 'b0;
  31. else if(out == 1 'b1)
  32. out <= 1 'b0;
  33. else if(cnt == 6 'd59)
  34. out <= 1 'b1;
  35. endmodule

           整个代码是关于定时输出trigger信号的代码。首先,有一个ce信号,它在rst后的第一个时钟上升沿才变得有效。接着有了ce信号之后,cnt信号就可以开始自增了。自增的范围是0~59。等到cnt等于59的时候,就恢复为0。out就是触发信号,除了一开始复位为0的时候,其他时刻只有cnt==59的时候才会翻转为1,并且只翻转一次,马上又恢复为0。

4、tb.v测试代码


  
  1. `timescale 1ns / 1ps
  2. module test();
  3. reg rst;
  4. reg clk;
  5. wire data;
  6. count tt(.rst(rst),
  7. .clk(clk),
  8. . out(data));
  9. initial
  10. begin
  11. rst = 0;
  12. clk = 0;
  13. # 12 rst = 1;
  14. # 21 rst = 0;
  15. # 1000 $finish;
  16. end
  17. initial
  18. begin
  19. while( 1)
  20. clk = # 5 !clk;
  21. end
  22. initial
  23. begin
  24. $dumpfile("hello.vcd");
  25. $dumpvars( 0, test);
  26. end
  27. endmodule

        tb.v其实就相当于单元测试。给被测试函数输入指定的信号,观察信号是否按照我们之前设定的设计运行。如果是,则皆大欢喜。否则,就要回过头来看一下,确认错误发生的位置,并及时修正。注意中间的hello.vcd文件,这就是生成的中间结果,最终的波形都要通过它显示出来。

        另外,注意tb.v里面的信号类型和 cnt.v里面一般是反着来的。

5、波形显示

        hello.vcd文件直接用gtkwave显示就好,中间的波形可以自己选择,

        这个工具虽然粗糙了一些,但是基本的功能都是在的。 左上是模块,左下是模块对应的信号。中间是需要查看的信号。右侧是观察到的数据,大家如果使用过逻辑分析仪,应该观察过对应的场景。信号的放大、缩小、拖拽、信号的显示格式,这些功能都是在的。用它来仿真,其实问题不大。


转载:https://blog.csdn.net/feixiaoxing/article/details/127877344
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