4.1 构成框图
仿真文件的构成如图3所示,包括HDL文件和动态链接库(即c程序)。图中c程序对应的VHDL文件要负责声明对应的动态链接库文件名及初始化函数,另外还可以给出一些调用参数。动态链接中用到的输入输出信号也要在对应的VHDL文件中声明。
例如,假定有一个DLL文件名为sim.dll,对应的初始化函数为sim_init,有输入信号in1、in2,输出信号out1、out2,可以这样编写对应的VHDL文件
(sim.vhd):
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity sim is
port(
in1 :in std_logic;
in2 :in std logic;
out1 :out std_logic;
out2 :out std_logic;
);
end entity sire;
architecture dll of sim is
attribute foreign :string;
attribute foreign of dll :architecture is "sim_init
sim.dll”
begin
end;
仿真时,仿真器对顶层的HDL文件进行仿真,并根据各VHDL文件的动态链接库声明来调用、执行相应的动态链接库。
4.2 动态链接库的程序结构
利用modelsim仿真时,可根据VHDL文件的声明,调用DLL文件(如sim.dll)。在VHDL文件中已经给出了调用文件(sim.dll)和初始化函数名(如sim_init),modelsim根据这些信息,调用sim.dll中的sim_init函数,完成初始化工作。初始化包括:
①初始化全局变量;
②设置VHDL输入输出信号与c程序变量的对应关系;
③设置输出信号的一些初始状态(mti_ScheduleDriver);
④设置在仿真器重新仿真(restart)和仿真器退出仿真(quit)等情况下执行的一些函数(mti_AddRestartCB和mti_AddQuitCB等),如释放动态申请内存等;
⑤设置敏感表,给出在某些信号发生变化(如时钟上升沿等)时执行的函数。
⑥其它。
C程序的设计步骤如下:
(1)包含头文件,包括c程序常用的一些头文件和modelsim给出的外部语言接口头文件mti.h。Modelsim给出的外部接口函数说明、类型定义等都在mti.h中。
(2)定义自己的结构体,这一点主要是为了编程方便,例如输入输出信号对应的变量在各函数中基本上都会用到,可以把这些变量定义成一个结构,便于参数传递。
(3)编写初始化函数
初始化函数的定义为:
init_func(mtiReginoIdT region,char *param,
mtiInterfaceListT *generics,mtiInterfaceListT *ports)
各参数的意义可以参阅modelsim用户手册。
下面结合上面给出的初始化函数要完成的任务进行详细说明。
a.初始化全局变量(略)
b.设置VHDL输入输出信号与c程序变量的对应关系。这是通过调用mti_FindPort函数实现的。mti_FindPort函数定义为:
mfiSignalIdT mti_FindPort(mtiInterfaceListT *list,char *name);
例如,定义输入输出信号对应的结构ip:
PortStruct ip;
就可以用:
ip_in1=mti_FindPort(ports,"in1");
来实现输入信号in1与变量in1的对应关系。
对输出信号来说,它的目的是产生驱动。因此,这些变量(out1和out2)除了要找到对应的输出信号外,还要驱动这些信号。对信号的驱动可以通过调用mti_CreateDriver函数来实现。该函数的定义为:
mtiDriverIdT mti_CreateDriver(mtiSignalIdT sig);
由于这些变量一般只用于对外驱动,因此可以简单写成下面的形式:
ip.out1 = mti+ CreateDriver(mti_FindPort(ports,"out1"));
C.调用mti_ScheduleDriver函数,设置输出信号的初始状态。mti_ScheduleDriver函数的定义为:
void mti_ScheduIeDriver(mtiDriverIdT driver,long value,mtiDelayT delay,mtiDriverModeT mode);
其中,driver是输出信号对应的变量名,如ip.out1和ip.out2;value是要设置(驱动)的值,如高电平('1',对应value为3)、低电平('0',对应value为2)、高阻('z',对应value为4)、未赋值('U',对应value为0)等等;delay是从当前时间开始到把信号驱动成给定值(value)的等待时间,单位与仿真器当前使用的最小时间单位相同;mode为信号模式,有两个值可供选择:MTI_INERTIAL或者是MTI_TRANSPORT,分别对应于标准VHDL语言的INERTIAL和TRANSPORT。例如,设置信号out1的初始状态为低电平:
mti_ScheduleDriver(ip.out1,2,0,MTI_INERTIAL);
d.设置在仿真器重新仿真(运行命令restart)或退出仿真(运行命令quit-sim)等情况下调用的函数。这一部分主要是为了释放内存或者保存当前状态等。以restart为例,假设在程序中用malloc申请了存储空间buf,在仿真器"restart"时需要释放,就可以用以下的函数调用来注册:
mti_AddRestartCB(free,buf);
注册后,当仿真器运行命令restart时就会调用free(buf)。
其它一些函数可以参照modelsim的用户手册这里不再详述。
e.设置敏感表,给出在某些信号发生某些变化时(如时钟上升沿等)执行的函数。例如,在输入信号in1发生变化时,要执行函数in1_change(in1_change为用户定义好的函数),可以这样定义:
processed proc;
proc=mti_CreateProcess("P_in 1 change",in1_
change,&ip);
mti_Sensitize(proc,ip.in1,MTI_EVENT);
也就是说,先创建进程,然后设置敏感表。当满足敏感表的条件时,仿真器就会执行该进程。mti_CreateProcess函数的定义为:
mtiProcessldT mti_CreateProcess(char *name,mtiVoidFuncPtrT func,void * Param);其中,name是将要在仿真器窗口中显示的名称;func是要执行的函数;后面的param是要传给func的参数。mti_Sensitize的定义为:
void mti_Sensitize(mtiProcessIdT proc,mtiSignalIdT sig,mtiProcessTriggerT when);
其中,proc为调用mti_CreateProcess的返回值;sig为信号名,即VHDL文件的输入输出信号对应于C程序的变量;when可以取MTI_EVENT或者MTI_ACTIVE两种值。
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