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总体仿真:使用Modelsim和ChipScope仿真测试

时间:2026-01-22 理论教育 小可爱 版权反馈
【摘要】:在对总体仿真时,使用Modelsim软件和ChipScope来进行仿真,其中,Modelsim用来进行功能仿真;ChipScope用来进行板调。在仿真过程中,设置被测信号频率为50kHz。图1-25 Modelsim仿真结果波形2.ChipScope板调由于功能仿真只能反映所写代码的功能是否实现,并没有考虑在实际硬件结构中各元器件的延迟信息,故需要进行ChipCcope板调。经过ChipScope板调后得到的结果如图1-27所示。改变输入信号FIN的频率,使其等于5MHz。

在对总体仿真时,使用Modelsim软件和ChipScope来进行仿真,其中,Modelsim用来进行功能仿真;ChipScope用来进行板调。

1.Modelsim功能仿真

当自动换量程的频率计的整体VerilogHDL代码设计好后,对其进行仿真。在这里用第三方软件Modelsim来观察频率计的各内部引脚信号波形。

在仿真过程中,设置被测信号频率为50kHz。经过Modelsim的仿真后,从图1-25所示的仿真结果波形中可以看出,输出结果为5000,且溢出标志为FOUT1为1,则最后所测的频率为5000×10=50000Hz=50kHz,与所输入的信号频率一致,故结果正确。

图示

图1-25 Modelsim仿真结果波形

2.ChipScope板调

由于功能仿真只能反映所写代码的功能是否实现,并没有考虑在实际硬件结构中各元器件的延迟信息,故需要进行ChipCcope板调。

对VerilogHDL代码进行综合例化,在这里,调用了ISE软件中的ICON核和VIO核。VIO核为模拟输入/输出(I/O)核,可以观察代码的I/O端口信号。ICON核用于控制VIO核,并与PC(个人计算机)进行连接,将VIO观察到的数据输出到PC。

在ChipScope板调过程中,对被测信号输入端口FIN输入50kHz的信号。板调时通过VIO核观察到的结果如图1-26所示。其中,Q3reg、Q2reg、Q1reg、Q0reg是计数结果输出,FOUT1为1表示第一个量程时计数溢出,转换到第二个量程计数,因此最终的频率应该为5000×10=50000Hz=50kHz,与输入的FIN频率一致。

图示

图1-26 ChipScope板调结果1

改变输入信号F_IN的频率,使其等于500Hz。经过ChipScope板调后得到的结果如图1-27所示。由板调结果可知,测量得到的数据为500,又因为溢出标志均为0,故此时频率计工作在10kHz量程内,因此所测到的输入信号F_IN的频率就为500Hz,与输入的频率一致。

图示

图1-27 ChipScope板调结果2(https://www.xing528.com)

改变输入信号FIN的频率,使其等于5kHz。经过ChipScope板调后得到的结果如图1-28所示。

图示

图1-28 ChipScope板调结果3

由图1-28可知,测量得到的数据为5000,又因为溢出标志均为0,故此时频率计工作在10kHz量程内,因此所测到的输入信号FIN的频率为5kHz,与输入的频率一致。

改变输入信号FIN的频率,使其等于500kHz。经过ChipScope板调后得到的结果如图1-29所示。

由图1-29可知,测量得到的数据为5000,又因为溢出标志位F_OUT1、F_OUT2为1,故此时频率计工作在1MHz量程内,因此所测到的输入信号FIN的频率应该为5000×100=500000Hz=500kHz,与输入的频率一致。

改变输入信号FIN的频率,使其等于5MHz。经过ChipScope板调后得到的结果如图1-30所示。

由图1-30可知,此时频率计测试结果为FFFF,并且溢出标志位F_OUT1、F_OUT2、F_OUT3均为1,这说明所测的输入信号的频率超出了频率计的量程,频率计不能测量出被测信号的频率。

本章介绍了频率计的基本原理,并对数字频率计的各个模块进行了分析与设计,在此基础上,设计了相应的Verilog HDL代码,并进行了仿真调试。调试结果表明,实现了自动换量程频率计的功能。在设计过程中,频率计的输入应该为外部输入信号,但是在仿真过程中,使用了Spartan-3E的50MHz时钟信号进行1000分频得到50kHz的信号,并把这50kHz的信号当做外部输入信号。经过功能仿真和板上调试,验证了程序的正确性。

图示

图1-29 ChipScope板调结果4

图示

图1-30 ChipScope板调结果5

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