ModelSim之TCL仿真

在使用ModelSim时，我们一般都是从界面UI进行操作的，这样也比较直观易学。但是在很多的调试时，发现很多操作都是重复的，修改一下代码就要再次进行相关操作，这样很没有效率。其实，ModelSim是可以进行TCL命令行操作的，在界面的每一次操作，在命令窗口都有相对应的命令。

一、do文件编写

在这里，我们是通过do文件来完成这个仿真过程。do文件中包括你所需要完成操作的命令，直接在命令窗口中运行该文件即可，省去了重复劳动。下面我们以实例讲一下do文件的编写。

1、编写好源文件。包括sram_controller.v和它的Testbench文件sram_controller_tb.v
2、编写.do文件（sram_controller.do），内容如下：
# Create the work library
vlib work

vmap work work

# Compile the verilog files

vlog  sram_controller.v

vlog  sram_controller_tb.v

# Run simulation

vsim  sram_controller_tb

#Add all the top signals

add  wave *

#The time of run

run 1us

3、打开ModelSim，修改工作路径到当前工程目录下。在命令窗口中输入do sram_controller.do，软件便开始自动运行进行仿真了。

下面是仿真结果：

4、如果对设计文件进行了修改，需要进行重新仿真。那么，只要在命令行重新输入do sram_controller.do回车即可完成仿真，非常方便，一劳永逸。

5、此外，还有一个更偷懒的方法，不打开ModelSim软件就可以完成自动化仿真。就是编写.bat的批处理文件，用于在Windows cmd下运行整个ModelSim仿真。

源码如下：
vsim -do sram_controller.do
保存文件为sram_controller.bat。在工程目录下直接点击sram_controller.bat运行即可。

6、add wave * 这条命令就将test bench顶层的所有信号加入到wave窗口中。对我们来说，在调试阶段，有很多底层信号都是想观测的，所以需要再手动修改一下命令。比如我们想将实例中的状态机信号加进去，可以在do文件中增加一条命令：add wave /sram_controller_tb/i1/state 。当然也可以通过软件操作完成此功能。

7、此外，有些命令可能我们不熟悉，这时候我们可以借助软件的UI操作来查看并记录这些命令。例如，为了区分仿真波形窗口中的各种信号线，需要信号波形作设置，如不同信号线的颜色、显示基数、显示方式等要有区别，这时就需要在仿真波形窗口单独对每一个信号线手动进行设置，这对于不断修改源代码然后再不断地进行仿真来说，非常麻烦。我们可以先进行一次仿真，然后对颜色等进行设置，最后保存波形格式为wave.do。

这时候建议将前面的sram_controller.do文件拆分为sim.do和wave.do，将波形添加和设置等操作放到wave.do中，分别运行这两个do 文件即可完成仿真，且如上图波形的颜色设置等不需要重复劳动。

总之，如果你对命令不熟悉，可以先进行UI操作，观察命令窗口中对应的命令，就能理解命令的操作。其他还有很多TCL命令，这里就不赘述了。

二、如何让状态机显示状态的名字

在使用Verilog编写有限状态机等逻辑的时候，状态机的各个状态通常以参数表示，但当使用ModelSim仿真的时候，状态机变量在wave窗口中以二进制编码的形式显示，如上面第一部分中6添加状态机的状态，这种显示形式不是很直观，但我们可以使用ModelSim提供的命令将状态机变量以“文本”形式的参数名显示，从而有利于调试。

1.首先使用ModelSim的virtual type命令定义一个新的枚举类型（FSM_TYPE）：

virtual type {
{0x0 idle} {0x1 write_U9} {0x2 write_U6} {0x4 start_1} {0x8 rdU6_wrU5} {0x10 update_1} {0x20 read_end_1} {0x40 waiting_1}
{0x80 ARM_com_1} {0x100 start_2} {0x200 rdU5_wrU6} {0x400 update_2} {0x800 read_end_2} {0x1000 waiting_2} {0x2000 ARM_com_2}
} FSM_TYPE

注意：状态变量之间需要一个空格。

2.然后我们将需要显示的信号（/sram_controller_tb/i1/state，注意信号在wave窗口中的完整名字）进行类型转换，转换成一个新的信号（state_new）

virtual function {(FSM_TYPE)/sram_controller_tb/i1/state} state_new

3.最后我们将新的信号加入到wave窗口中。

add wave -color pink /sram_controller_tb/i1/state_new

4.仿真结果。

我们可以看到状态名字以参数的形式显示了，这样就直观多了，也方便我们调试。