Verilator介绍

Verilator是一种开源的Verilog/SystemVerilog仿真器，可用于编译代码以及代码在线检查，Verilator能够读取Verilog或者SystemVerilog文件，并进行lint checks(基于lint工具的语法检测)，并最终将其转换成C++的源文件.cpp和.h。

Verilator不直接将Verilog HDL转换为C++或者SystemC，反之Verilator将代码编译成更快的优化过的并且支持多线程的模型，该模型被依次包装在（wrapped）在C++/SystemC模型中。这样就生成一个编译的Verilog模型，其功能和Verilog是一致的，但效率由于基于C++即使是单线程模型也可以10倍快于SystemC，100倍快于基于解释Verilog的仿真器，并且通过多线程可以进一步加速。

Verilator的优点：将Verilog/SystemVerilog转换成C++/SystemC，仿真速度快很多，如果有这方面的需求，那Verilator是不错的选择。

本节将先介绍下Verilator的安装以及基本的使用方法，所有操作均在Ubuntu16系统上实现。

Verilator安装

安装必要的软件包：

sudo apt-get install git perl python3 make autoconf g++ flex bison ccache
sudo apt-get install libgoogle-perftools-dev numactl perl-doc
sudo apt-get install libfl-dev
sudo apt-get install zlibc zlib1g zlib1g-dev

git上拷贝源代码：

git clone https://github.com/verilator/verilator

编译前的准备工作：

unset VERILATOR_ROOT  # For bash
cd verilator
git pull         # Make sure git repository is up-to-date
git tag          # See what versions exist

这里选择编译版本v4.210(最新版本会报错)

git checkout v4.210

配置编译安装：

autoconf         # Create ./configure script
./configure      # Configure and create Makefile
make -j `nproc`  # Build Verilator itself (if error, try just 'make')
sudo make install

如果成功的话输入：

verilator --version

可以看到verilator的版本信息：

一个简单例子

下面我们看下官方示例，最简单的hello world代码，文件位置在verilator/examples/make_hello_c/下，主要两个文件：

top.v

// DESCRIPTION: Verilator: Verilog example module
//
// This file ONLY is placed under the Creative Commons Public Domain, for
// any use, without warranty, 2017 by Wilson Snyder.
// SPDX-License-Identifier: CC0-1.0// See also the EXAMPLE section in the verilator manpage/document.
module top;initial begin$display("Hello World!");$finish;end
endmodule

sim_main.cpp

// DESCRIPTION: Verilator: Verilog example module
//
// This file ONLY is placed under the Creative Commons Public Domain, for
// any use, without warranty, 2017 by Wilson Snyder.
// SPDX-License-Identifier: CC0-1.0
//======================================================================// Include common routines
#include <verilated.h>// Include model header, generated from Verilating "top.v"
#include "Vtop.h"int main(int argc, char** argv, char** env) {// See a similar example walkthrough in the verilator manpage.// This is intended to be a minimal example.  Before copying this to start a// real project, it is better to start with a more complete example,// e.g. examples/c_tracing.// Prevent unused variable warningsif (false && argc && argv && env) {}// Construct the Verilated model, from Vtop.h generated from Verilating "top.v"Vtop* top = new Vtop;// Simulate until $finishwhile (!Verilated::gotFinish()) {// Evaluate modeltop->eval();}// Final model cleanuptop->final();// Destroy modeldelete top;// Return good completion statusreturn 0;
}

MakeFile文件：

######################################################################
#
# DESCRIPTION: Verilator Example: Small Makefile
#
# This calls the object directory makefile.  That allows the objects to
# be placed in the "current directory" which simplifies the Makefile.
#
# This file ONLY is placed under the Creative Commons Public Domain, for
# any use, without warranty, 2020 by Wilson Snyder.
# SPDX-License-Identifier: CC0-1.0
#
######################################################################
# Check for sanity to avoid later confusionifneq ($(words $(CURDIR)),1)$(error Unsupported: GNU Make cannot build in directories containing spaces, build elsewhere: '$(CURDIR)')
endif####################################################################### This is intended to be a minimal example.  Before copying this to start a
# real project, it is better to start with a more complete example,
# e.g. examples/make_tracing_c.# If $VERILATOR_ROOT isn't in the environment, we assume it is part of a
# package install, and verilator is in your path. Otherwise find the
# binary relative to $VERILATOR_ROOT (such as when inside the git sources).
ifeq ($(VERILATOR_ROOT),)
VERILATOR = verilator
else
export VERILATOR_ROOT
VERILATOR = $(VERILATOR_ROOT)/bin/verilator
endifdefault:@echo "-- Verilator hello-world simple example"@echo "-- VERILATE & BUILD --------"$(VERILATOR) -cc --exe --build -j top.v sim_main.cpp@echo "-- RUN ---------------------"obj_dir/Vtop@echo "-- DONE --------------------"@echo "Note: Once this example is understood, see examples/make_tracing_c."@echo "Note: Also see the EXAMPLE section in the verilator manpage/document."######################################################################maintainer-copy::
clean mostlyclean distclean maintainer-clean::-rm -rf obj_dir *.log *.dmp *.vpd core

MakeFile中核心的编译语句其实就是执行：

verilator -Wall --cc --exe --build top.v sim_main.cpp

直接执行编译：

make

执行生成的C++可执行文件，结果如下：

可以看到C++实现了和verilog相同的功能。

配合gtkwave实现波形仿真

安装gtkwave

gtkwave同样是开源的工具其git地址为：

https://github.com/gtkwave/gtkwave.git

这里我们直接安装：

sudo apt-get install gtkwave

简单示例

以一个简单的逻辑组合为例：

top.v

module top(input a,input b,input c,input d,output f
);assign f = ~((a&b) | (~(c&d)));
endmodule

top_main.cpp

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>#include "Vtop.h"  // create `top.v`,so use `Vtop.h`
#include "verilated.h"#include "verilated_vcd_c.h" //可选，如果要导出vcd则需要加上int main(int argc, char** argv, char** env) {VerilatedContext* contextp = new VerilatedContext;contextp->commandArgs(argc, argv);Vtop* top = new Vtop{contextp};VerilatedVcdC* tfp = new VerilatedVcdC; //初始化VCD对象指针contextp->traceEverOn(true); //打开追踪功能top->trace(tfp, 0); //tfp->open("wave.vcd"); //设置输出的文件wave.vcdwhile (!contextp->gotFinish()) {int a = rand() & 1;int b = rand() & 1;int c = rand() & 1;int d = rand() & 1;top->a = a;top->b = b;top->c = c;top->d = d;top->eval();printf("a = %d, b = %d, c = %d, d = %d, f = %d\n", a, b, c, d, top->f);tfp->dump(contextp->time()); //dump wavecontextp->timeInc(1); //推动仿真时间assert(top->f == ~((a&b) | (~(c&d))));}delete top;tfp->close();delete contextp;return 0;
}

执行编译：

verilator -Wall top.v top_main.cpp --cc --trace --exe --build
#增加了--trace 是为了显示波形的
./obj_dir/Vtop   //必须执行这个，才会出现.vcd文件，需要强制退出
gtkwave wave.vcd //如果报错缺少canberra-gtk-module，apt安装即可

结果如下图：

这一节先说到这里。

EDA开源仿真工具verilator入门1：安装和测试相关推荐

EDA开源仿真工具verilator入门9:资料总结和最新版本安装
前面的文章已经对verilator相关功能和流程进行了较详细的介绍,由于最近版本更新较多,并且很多粉丝希望有一个更完整的总结,特别是针对最新版本,本节将基于verilator最新版本,对资料和相关内容 ...
EDA开源仿真工具verilator入门8：verilator 5.0 最新版本仿真玄铁性能对比
verilator最新已经升级到到了5.005,新版本的verilator在功能上更加完善,加入对Semantic Scheduling算法标准的支持,但因此效率肯定会有所损失,本节将接上一节测试最新 ...
EDA开源仿真工具verilator入门5:调试
在源代码中调用UINFO表示一定debug等级下的打印,消息等级3以及低等级只需要标记 "--debug" 就可以,更高等级需要 "--debugi<level&g ...
EDA开源仿真工具Verilator：简介及Hello World
最近在学习Verilator背后的原理,本文对于Verilator的基本功能做了简要的叙述,并简要讲解了hello world的运行过程.也算是学习之中的一点笔记了! 更详细的内容,一定还是要看Ver ...
TensorFlow 2快速入门之安装与测试
文章目录本地安装环境及要求安装步骤安装常见问题及解决 ModuleNotFoundError: No module named 'pip' Read timed out 解决方法本地安装环境及 ...
Ubuntu：Ubuntu下安装Anaconda和Tensorflow的简介、入门、安装流程之详细攻略
Ubuntu:Ubuntu下安装Anaconda和Tensorflow的简介.入门.安装流程之详细攻略目录安装流程 1.安装nvidia显卡驱动 2.安装cuda8 3.安装Cudnn 4.Ana ...
【完结】给新手的12大深度学习开源框架快速入门项目
文/编辑 | 言有三这是一篇总结文,给大家来捋清楚12大深度学习开源框架的快速入门,这是有三AI的GitHub项目,欢迎大家star/fork. https://github.com/longpen ...
【github干货】主流深度学习开源框架从入门到熟练
文章首发于微信公众号<有三AI> [github干货]主流深度学习开源框架从入门到熟练今天送上有三AI学院第一个github项目 01项目背景目前深度学习框架呈百家争鸣之态势,光是为人 ...
人工智能 - paddlepaddle飞桨 - 入门之安装教程
人工智能 - paddlepaddle飞桨 - 入门之安装教程快速安装 PaddlePaddle支持使用pip快速安装, 执行下面的命令完成CPU版本的快速安装: pip install -U pa ...

EDA开源仿真工具verilator入门1：安装和测试