C語言對VHDL設(shè)計(jì)文件的協(xié)同仿真 - 基于Modelsim FLI接口的協(xié)同仿真技術(shù)

　　4.1 構(gòu)成框圖

　　仿真文件的構(gòu)成如圖3所示，包括HDL文件和動(dòng)態(tài)鏈接庫(即c程序)。圖中c程序?qū)?yīng)的VHDL文件要負(fù)責(zé)聲明對應(yīng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件名及初始化函數(shù)，另外還可以給出一些調(diào)用參數(shù)。動(dòng)態(tài)鏈接中用到的輸入輸出信號(hào)也要在對應(yīng)的VHDL文件中聲明。

　　例如，假定有一個(gè)DLL文件名為sim.dll，對應(yīng)的初始化函數(shù)為sim_init，有輸入信號(hào)in1、in2，輸出信號(hào)out1、out2，可以這樣編寫對應(yīng)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;

　　仿真時(shí)，仿真器對頂層的HDL文件進(jìn)行仿真，并根據(jù)各VHDL文件的動(dòng)態(tài)鏈接庫聲明來調(diào)用、執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫。

　　4.2 動(dòng)態(tài)鏈接庫的程序結(jié)構(gòu)

　　利用modelsim仿真時(shí)，可根據(jù)VHDL文件的聲明，調(diào)用DLL文件(如sim.dll)。在VHDL文件中已經(jīng)給出了調(diào)用文件(sim.dll)和初始化函數(shù)名(如sim_init)，modelsim根據(jù)這些信息，調(diào)用sim.dll中的sim_init函數(shù)，完成初始化工作。初始化包括:

　?、俪跏蓟肿兞?

　?、谠O(shè)置VHDL輸入輸出信號(hào)與c程序變量的對應(yīng)關(guān)系;

　?、墼O(shè)置輸出信號(hào)的一些初始狀態(tài)(mti_ScheduleDriver);

　?、茉O(shè)置在仿真器重新仿真(restart)和仿真器退出仿真(quit)等情況下執(zhí)行的一些函數(shù)(mti_AddRestartCB和mti_AddQuitCB等)，如釋放動(dòng)態(tài)申請內(nèi)存等;

　?、菰O(shè)置敏感表，給出在某些信號(hào)發(fā)生變化(如時(shí)鐘上升沿等)時(shí)執(zhí)行的函數(shù)。

　　⑥其它。

　　C程序的設(shè)計(jì)步驟如下:

　　(1)包含頭文件，包括c程序常用的一些頭文件和modelsim給出的外部語言接口頭文件mti.h。Modelsim給出的外部接口函數(shù)說明、類型定義等都在mti.h中。

　　(2)定義自己的結(jié)構(gòu)體，這一點(diǎn)主要是為了編程方便，例如輸入輸出信號(hào)對應(yīng)的變量在各函數(shù)中基本上都會(huì)用到，可以把這些變量定義成一個(gè)結(jié)構(gòu)，便于參數(shù)傳遞。

　　(3)編寫初始化函數(shù)

　　初始化函數(shù)的定義為:

　　init_func(mtiReginoIdT region,char *param,

　　mtiInterfaceListT *generics,mtiInterfaceListT *ports)

　　各參數(shù)的意義可以參閱modelsim用戶手冊。

　　下面結(jié)合上面給出的初始化函數(shù)要完成的任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)說明。

　　a.初始化全局變量(略)

　　b.設(shè)置VHDL輸入輸出信號(hào)與c程序變量的對應(yīng)關(guān)系。這是通過調(diào)用mti_FindPort函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。mti_FindPort函數(shù)定義為:

　　mfiSignalIdT mti_FindPort(mtiInterfaceListT *list,char *name);

　　例如，定義輸入輸出信號(hào)對應(yīng)的結(jié)構(gòu)ip:

　　PortStruct ip;

　　就可以用:

　　ip_in1=mti_FindPort(ports,"in1");

　　來實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)in1與變量in1的對應(yīng)關(guān)系。

　　對輸出信號(hào)來說，它的目的是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)。因此，這些變量(out1和out2)除了要找到對應(yīng)的輸出信號(hào)外，還要驅(qū)動(dòng)這些信號(hào)。對信號(hào)的驅(qū)動(dòng)可以通過調(diào)用mti_CreateDriver函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。該函數(shù)的定義為:

　　mtiDriverIdT mti_CreateDriver(mtiSignalIdT sig);

　　由于這些變量一般只用于對外驅(qū)動(dòng)，因此可以簡單寫成下面的形式:

　　ip.out1 = mti+ CreateDriver(mti_FindPort(ports,"out1"));

　　C.調(diào)用mti_ScheduleDriver函數(shù)，設(shè)置輸出信號(hào)的初始狀態(tài)。mti_ScheduleDriver函數(shù)的定義為:

　　void mti_ScheduIeDriver(mtiDriverIdT driver,long value,mtiDelayT delay,mtiDriverModeT mode);

　　其中，driver是輸出信號(hào)對應(yīng)的變量名，如ip.out1和ip.out2;value是要設(shè)置(驅(qū)動(dòng))的值，如高電平('1'，對應(yīng)value為3)、低電平('0'，對應(yīng)value為2)、高阻('z'，對應(yīng)value為4)、未賦值('U'，對應(yīng)value為0)等等;delay是從當(dāng)前時(shí)間開始到把信號(hào)驅(qū)動(dòng)成給定值(value)的等待時(shí)間，單位與仿真器當(dāng)前使用的最小時(shí)間單位相同;mode為信號(hào)模式，有兩個(gè)值可供選擇:MTI_INERTIAL或者是MTI_TRANSPORT，分別對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)VHDL語言的INERTIAL和TRANSPORT。例如，設(shè)置信號(hào)out1的初始狀態(tài)為低電平:

　　mti_ScheduleDriver(ip.out1,2,0,MTI_INERTIAL);

　　d.設(shè)置在仿真器重新仿真(運(yùn)行命令restart)或退出仿真(運(yùn)行命令quit-sim)等情況下調(diào)用的函數(shù)。這一部分主要是為了釋放內(nèi)存或者保存當(dāng)前狀態(tài)等。以restart為例，假設(shè)在程序中用malloc申請了存儲(chǔ)空間buf，在仿真器"restart"時(shí)需要釋放，就可以用以下的函數(shù)調(diào)用來注冊:

　　mti_AddRestartCB(free,buf);

　　注冊后，當(dāng)仿真器運(yùn)行命令restart時(shí)就會(huì)調(diào)用free(buf)。

　　其它一些函數(shù)可以參照modelsim的用戶手冊這里不再詳述。

　　e.設(shè)置敏感表，給出在某些信號(hào)發(fā)生某些變化時(shí)(如時(shí)鐘上升沿等)執(zhí)行的函數(shù)。例如，在輸入信號(hào)in1發(fā)生變化時(shí)，要執(zhí)行函數(shù)in1_change(in1_change為用戶定義好的函數(shù))，可以這樣定義:

　　processed proc;

　　proc=mti_CreateProcess("P_in 1 change",in1_

　　change，&ip);

　　mti_Sensitize(proc,ip.in1,MTI_EVENT);

　　也就是說，先創(chuàng)建進(jìn)程，然后設(shè)置敏感表。當(dāng)滿足敏感表的條件時(shí)，仿真器就會(huì)執(zhí)行該進(jìn)程。mti_CreateProcess函數(shù)的定義為:

　　mtiProcessldT mti_CreateProcess(char *name,mtiVoidFuncPtrT func,void * Param);其中，name是將要在仿真器窗口中顯示的名稱;func是要執(zhí)行的函數(shù);后面的param是要傳給func的參數(shù)。mti_Sensitize的定義為:

　　void mti_Sensitize(mtiProcessIdT proc,mtiSignalIdT sig,mtiProcessTriggerT when);

　　其中，proc為調(diào)用mti_CreateProcess的返回值;sig為信號(hào)名，即VHDL文件的輸入輸出信號(hào)對應(yīng)于C程序的變量;when可以取MTI_EVENT或者M(jìn)TI_ACTIVE兩種值。