如何用命令行的形式进行仿真及do脚本的使用（仿真工具使用技巧）【Modesim/Questasim】

如何用命令行的形式进行仿真

一、写在前面
二、如何使用命令行进行仿真
- 2.1 vlib命令
- 2.2 vmap命令(可选)
- 2.3 vlog命令
- 2.4 vopt命令(可选)
- 2.5 vsim命令
- 2.6 开始仿真
- - 2.6.1 add wave命令
  - 2.6.2 run命令
  - 2.6.3 其他命令
- 2.7结束仿真
- 2.8 总结
三、do文件
- 3.1 do文件案例
- 3.2 运行do文件
- 3.2.1 GUI形式运行.do文件
- 3.2.2 命令行形式运行.do文件
- 3.3.3 运行结果
四、其他Modesim/Questasim使用技巧
五、仿真工具的User Manual 下载
- 5.1 Modesim User Manual下载
- 5.2 Questasim User Manual下载

一、写在前面

Modesim/Questasim是Mentor公司用来仿真VHDL/Verilog/Systemverilog的EDA工具，因其可以运行在Windows系统下，同时与各类FPGA的开发平台有较好的适配，所以是很多数字IC或FPGA初学者第一次接触到的仿真工具，但是简体中文互联网上对Modesim/Questasim的使用技巧的归类与整理不够详细，也不够准确，因此创作本前缀为【Modesim/Questasim】的系列文章，对此工具的使用技巧进行整理与归纳总结。

当然modesim/Questasim更多的是提供给FPGA/数字IC领域初学者的仿真工具，对于IC设计来说，真正工作环境使用到的更多的是VCS，也希望有志于从事数字IC领域工作的人员尽早地将环境转移到linux下的VCS上去进行熟悉

二、如何使用命令行进行仿真

本篇博客使用的设计文件和仿真文件依旧为【数字IC手撕代码】Verilog自动售卖饮料机|题目|原理|设计|仿真，其中包含一个有状态机的设计文件和一个仿真文件，有需要的读者可查看自行下载，本篇博客借助此设计与仿真文件进行命令行仿真的讲解。

2.1 vlib命令

打开Modesim/Questasim后，我们首先要在transcript中输入的命令是vlib命令，在我们正式开始仿真之前，我们需要一个libarary，目的是为了存储编译结果，对应的命令就是vlib，对应的GUI操作（图形化操作）是在主菜单上File > New > Library

vlib work

通过这个命令，我们创建了一个名为work的library来存储编译结果。

2.2 vmap命令(可选)

第二个可以输入transcript的命令为vmap命令，目的是将映射逻辑库名到指定的目录

vmap <logical_name> <directory_pathname>

2.3 vlog命令

vlog命令是用来编译Verilog文件的命令，对应于GUI操作的Compile > Compile
假如使用的文件不是Verilog格式，我们也有可能会使用vcom和sccom命令，其中vcom是用来编译VHDL文件的命令，sscom是用来编译System C格式文件的命令

vlog	vcom	sscom
verilog文件	vhdl文件	system c文件

vlog drink_machine_tb.v drink_machine.v

回车后Questasim会告诉我们编译的结果，如下图为例，Error:0，Warning:0,编译顺利通过。

2.4 vopt命令(可选)

vopt是用来优化仿真的命令，优化的目的是为了加快仿真，但是Modesim/Questasim的自动优化会使我们丢失掉信号波形，因此一般情况下我们不需要优化仿真，这个命令是不用输入的，这个命令对应的GUI操作为Simulate > Design Optimization

2.5 vsim命令

当我们完成编译后，就需要使用vsim命令来将所需的仿真文件加载进仿真器了，这个命令对应的GUI操作作为Simulate > Start Simulation

vsim -gui -novopt work.drink_machine_tb

-gui意为图形化仿真，-novopt意为不对波形进行优化，work为library的名字，drink_machine_tb为顶层模块名
通过这个命令，我们顺利的打开了GUI仿真窗口

2.6 开始仿真

将仿真文件装载进仿真器后，我们就可以开始仿真了，这个命令对应的GUI操作为 Simulate > Run

2.6.1 add wave命令

这个命令的主要作用是添加并设置波形

add wave drink_machine_tb/u1/*

add wave是添加波形的命令，drink_machine_tb是顶层模块名，通过u1一路向下延申，最后使用*来代表添加该级所有的信号，此操作过后，u1下面的所有信号都被添加到波形窗口中

2.6.2 run命令

这个命令的作用是进行一段时间仿真

run 100ns

当我们输入这个命令后，仿真进行了100ns，波形窗口出现了对应的波形

2.6.3 其他命令

命令	功能
bp	设置breakpoint
force	赋值命令
step	单步执行到下一个语句

2.7结束仿真

当我们进行完仿真需要退出时，可以使用如下的命令，仿真会自动结束

quit -sim

2.8 总结

功能	命令	示例	必要性
创建库	vlib	vlib work	必须
映射库	vmap	vmap work work	可选
优化	vopt	none	可选
编译	vlog	vlog drink_machine_tb.v drink_machine.v	必须
加载仿真	vsim	vsim -gui -novopt work.drink_machine_tb	必须
添加信号	add wave	add wave drink_machine_tb/u1/*	必须
控制仿真时间	run	run 100ns	必须
退出仿真	quit -sim	quit -sim	可选

三、do文件

我们也可以将以上的命令进行组合与挑选，写入.do文件，do文件是Modesim/Questasim可以识别的脚本文件

3.1 do文件案例

将以下的命令保存在文本文件中，后缀名改为“.do”放到设计仿真文件所在文件夹即可

## part 1: new lib
vlib work
vmap work work## part 2: load design
vlog drink_machine_tb.v drink_machine.v## part 3: sim design
vsim -novopt -gui work.drink_machine_tb## part 4: add wave
add wave drink_machine_tb/u1/*  ## part 5: run
run 100ns

3.2 运行do文件

3.2.1 GUI形式运行.do文件

依次选择File ——load——Macro File，最后选择所写.do文件即可

3.2.2 命令行形式运行.do文件

在transcript窗口键入以下命令，也可以开启脚本化仿真

do cmd.do

3.3.3 运行结果

Modesim/Questasim会按照脚本的内容一步一步的进行执行，新建工程，编译文件后，会加载100ns的波形

四、其他Modesim/Questasim使用技巧

如何在仿真窗口查看信号频率
如何设置“tab”键缩进数量
如何去除仿真时的信号前缀
如何设置一个清爽的仿真窗口
如何使用delta cycle来观察相同边沿的先后顺序
如何使用Modesim查看状态机状态跳转
如何用命令行的形式进行仿真及do脚本的使用

五、仿真工具的User Manual 下载

5.1 Modesim User Manual下载

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5.2 Questasim User Manual下载

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