本文转载自：FPGA入门到精通
本系列文章将详细介绍Vivado软件的使用方法，帮助初学者快速掌握AMD FPGA开发。
本文将详细介绍vivado仿真功能，包括如何使用、测试激励文件的撰写，以及如何调用第三方仿真测试软件。
一、仿真概述
仿真是FPGA设计流程中的重要环节，它允许设计者在实际硬件实现之前，对设计进行逻辑功能和时序行为的验证。Vivado软件中的仿真功能主要包括行为仿真（Functional Simulation）和时序仿真（Timing Simulation）。
1、行为仿真
行为仿真，又称为功能仿真，主要关注设计的逻辑功能是否正确。在此阶段，仿真器不考虑硬件的具体实现细节，如门延迟和布线延迟，只关注设计是否按照预期的逻辑行为工作。
2、时序仿真
时序仿真则关注设计在特定硬件实现条件下的时序行为。它考虑了实际硬件中的延迟因素，如门延迟和布线延迟，以验证设计是否满足时序约束。
二、功能仿真需要的文件
进行功能仿真前，需要准备以下文件：
1、设计HDL源代码
设计HDL源代码是仿真的基础，可以是VHDL或Verilog语言编写。这些源代码构成了被测试单元（Unit Under Test, UUT）。
2、测试激励代码（TestBench）
测试激励代码（TestBench）用于生成UUT的输入信号，并验证输出信号。TestBench不需要进行综合，因此具有很高的灵活性。
3、仿真模型/库
根据设计中使用的IP核或第三方模块，可能需要相应的仿真模型或库。Vivado集成了预编译的仿真模型，可以直接使用。
三、具体步骤
1、创建TestBench
在Vivado IDE中，通过“Sources”窗口中的“+”号添加TestBench。
选择“Add or Create Simulation Sources”，点击next。
然后点击“Create File”。
输入文件名TestBench，点击OK。
最后点击finish。
一路点击OK，点击Yes。最后在source窗口下，可看到testbench.v文件。
2、编写TestBench代码
在创建的TestBench文件中，编写测试激励代码。这通常包括初始化输入信号、生成时钟信号、监视输出信号等。
双击打开testbench.v文件，输入测试激励即可。
`timescale 1ns / 1ps // 定义时间单位和时间精度
module testbench;
// 定义测试激励信号reg clk; // 时钟信号reg reset; // 复位信号wire [3:0] led; // LED输出信号
// 实例化待测试的设计模块test uut ( .clk(clk), .reset(reset), .led(led));
initial begin // 初始化时钟和复位信号 clk = 1'b0; reset = 1'b1; // 应用复位 #20 reset = 1'b0; // 等待一段时间，观察LED信号的变化 #10000 $finish;end
// 时钟信号生成always #5 clk = ~clk; // 每隔5ns翻转时钟信号
// 监控输出信号initial begin $monitor("Time = %t, reset = %b, led = %b",$time, reset, led);end
endmodule
// 这里是待测试的设计模块module test( input clk, input reset, output reg [3:0] led); reg [15 : 0] cnt; always @ (posedge clk) begin if (reset) cnt <= 0; else cnt <= cnt + 1; end always @ (posedge clk) begin if (reset) led <= 4'b0001; else if (cnt == 16'hffff) led <= led == 4'b1000 ? 4'b0001 : led << 1; end endmodule
更多有关测试激励编写可以查看：TestBench内容编写与方法总结
3、 运行仿真
在“Flow Navigator”窗口中点击“Run Simulation”，选择合适的仿真类型（如“Run Behavioral Simulation”）并启动仿真。
常用的一般是行为功能仿真（Run Behavioral Simulation），时序仿真测试不如直接上板调试来的快。
4、查看和分析结果
使用Vivado的Scope、Waveform等窗口查看和分析仿真结果。可以通过添加信号到波形窗口，保存波形配置信息，并进行波形的缩放、测量等操作。
四、高级技巧
1、波形配置信息的保存与加载
在仿真过程中，可以将波形配置信息保存为“.wcfg”文件，以便在后续的仿真中重用。
2、仿真时间的设置
可以在仿真设置中调整仿真的默认时间，以便更好地观察和分析信号的变化。
3、代码修改与重新仿真
在观察到仿真结果与预期不符时，可以对HDL源代码进行修改，并通过“Relaunch”功能重新加载并仿真，以便快速迭代和调试。
4、时钟和复位信号的生成
在TestBench中，通常会生成时钟和复位信号，以便模拟实际硬件的工作条件。
5、仿真精度的调整
根据需要，可以调整仿真的精度，如将仿真单位设置为1ns/1ps，以便更精确地观察信号的变化
