Verilog 环境搭建

使用 Verilog 进行仿真设计时，可选择不同仿真环境。FPGA 开发环境包括 Xilinx 公司的 ISE，VIVADO；因特尔公司的 Quartus II；ASIC 开发环境有 Synopsys 公司的 VCS ；另外还有 Icarus Verilog 和 GTKwave 的方法。

虽然 ISE 或者 Quartus II 都会自带仿真器，但功能还是有欠缺。所以，这里介绍下 Quartus II + Modelsim 联合仿真的测试方法，运行环境为 64bit-win10 系统。

1. Quartus II 安装

本次介绍使用的 Quartus 版本为 10.1。

目前 Quartus II 官网已经没有 13.1 以下版本的安装包，大家可以安装 13.1 以上版本的软件。功能都是大同小异，下载地址：https://fpgasoftware.intel.com/13.1/?edition=subscription&platform=windows

下载 13.1 以上的 quartus II 时，官网也会推荐相应版本的 Modelsim，一起下载即可。

开始安装，修改安装路径，其他按照默认设置一步步操作即可。

下图是成功安装的截图。

如果提示需要 License file，如下图所示，则需要指定购买该软件时的 license 文件。

如果 license 文件需要替换 Host-ID，只需要 license 文件中的 HOSTID 替换为 NIC 选项中随便一个 ID 即可，如下图红色框所示：

Quartus II 10.1 安装完还需要安装 Device，即安装支持各种可编程逻辑器件型号的库文件，否则 Quartus II 不能正常建立工程。

安装路径需要选择 Quartus II 的安装路径，此时 Device 安装可自动识别 Quartus II。

最新 Quartus II（例如 2016 版本）已经支持一套化安装了。

2. Modelsim 安装

Modelsim 选择 modelsim-win64-10.1c-se 版本。

也需要修改下安装路径，然后按照默认设置进行操作即可。

安装完毕后可能提示需要重启电脑，重启即可。

3. 建立 Quartus II 工程

建立工程

File->New project Wizard

设置工作路径与工程名字、top module名字。

注意，路径与名字设置时，不能包含中文。

选择器件型号

我们只进行简单的仿真，不进行下载、烧录等，所以我们不用关心具体信号，随便选一种即可。

然后一直点击 Next，直到 Finish。

新建 Verilog 源文件

下面就对 4 位宽 10 进制计数器进行简单的仿真。

点击：File->New->Verilog HDL File->OK

点击：File->Save As

输入 module 名字为：counter10.v

需要注意的是，top module 名字一定要和 project 名字一致，否则会报错（如图中所示）。

把 Verilog 代码复制到文件 counter10.v 中，进行一键编译（实际包含了编译、综合、布局布线等）。

报错时，可通过点击 Error log 来定位错误，进行修改，直至没有 Error。

4. Quartus II 调用 Modelsim 仿真

仿真设置为 Modelsim-altera

点击：Tool->Options->EDA Tool Options

将 Modelsim 后面的地址改为 Modelsim 启动程序的路径。

选择仿真器

点击：Assignments -> Simulation

Tool name 选择 ModelSim，并设置 Format、Time scale 等，如图。。

写 testbench 文件

点击：Processing->start->Start TestBench Template Writer

如果设置正确，会在工程路径 simulation/modelsim 下产生 .vt 文件。

.vt 文件模板已经给出了端口部分的代码、接口变量的声明和例化语句映射等。我们要做的就是将测试代码填入到 testbench 合适的位置。

这里简单的写一下时钟、复位驱动代码，如下图所示。

将 testbench 添加到工程中

点击：Assignments -> Settings -> Simulation

在 Compile test bench 选项中，选择 new，设置 Test bench name，并通过 File name 查找的方式，将上一步生成的 .vt 文件添加到工程中。

需要注意的是，testbench 文件名字需要和 testbench 里的 top module 名字保持一致，否则后续启动 Modelsim 时会报错，不能进行正常的仿真。

重新一键编译

此时，你会发现，Tasks 栏编译的状态变成了问号，需要重新进行一键编译。

调用 Modelsim 仿真

点击：Tools->Run simulation Tool->RTL Simulation

这时就会自动启动 Modelsim 软件。

Modelsim 操作这里不做具体介绍。

由仿真图可知，我们的设计完成了 10 进制计数的基本功能。

5. 总结

Quartus II + Modelsim 的联合仿真功能既强大，又安装方便。几年后重新进行此过程，发现步骤也有些许繁琐，花费了我一晚上的时间来搞定。很多细节也在上面提出，多多注意就好。不过，大家以后有机会进行大型的数字模块仿真时，就会发现此方法的有效性。

在接下来的教程里，有些简单的仿真可能用其他软件进行，截图界面可能与 Modelsim 不一致。大家看到后不用怀疑仿真的准确性，这里特别说明。

设计模块与 testbench 源码也会全部给出，大家完全可以自己仿真、验证。