Debussy學習筆記

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學習FPGA以來，一直是用Modelsim作為模擬調試工具，前幾天在同事那兒看到了一個新工具：Debussy，看她用的相當順手，而且工具本身也相 當好用，有很多Modelsim不具有的功能，然後就立馬上網下載了Debussy軟體和相關教程學習了一下，從本文開始軟體的學習筆記。

Debussy 是NOVAS Software, Inc(思源科技)開發的HDL Debug & Analysis tool，這套軟體主要不是用來跑類比或看波形，它本身不具有模擬功能，需要調用Modelsim等模擬軟體產生的模擬結果檔案來觀測波形，但是它可以預 存設計中所有訊號的模擬波形，模擬需要新調入訊號進行觀測時，可以即時調入而無需重新跑模擬；Debussy另一個最強大的功能是：能夠在HDL source code、schematic diagram、waveform、state bubble diagram之間，即時做trace，協助工程師debug；可能您會覺的：只要有simulator如ModelSim就可以做debug了，我何必 再學這套軟體呢? 其實Debussy v5.0以後的新版本，還提供了nLint -- check coding style & synthesizable，這蠻有用的，可以協助工程師瞭解如何寫好coding style，並養成習慣。

首先來學習一下Debussy的軟體使用，1所示為Debussy的基本原理架構，其中主要由4部分組成：nSchema、nTrace、nWave和nState。

圖1

nTrace：超文本原始碼分析和瀏覽工具，是Debussy 軟體所開啟的主畫面；nWave：波形分析觀測工具，可由nTrace內開啟；nSchema：層次原理圖產生器；nState：有限狀態機器提取和分析工具。

上文中提到，Debussy軟體一大功能就是波形的預存觀測功能。由於Debussy自身不具有模擬功能，需要由 Modelsim等模擬軟體產生fsdb(fast signal database)檔案，是Spring Soft （Novas）公司Debussy / Verdi 支援的波形檔案，一般較小，使用較為廣泛，其餘模擬工具如ncsim，modlesim等等可以通過載入Verdi 的PLI （一般位於安裝目錄下的share/pli 目錄下） 而直接dump fsdb檔案。fsdb檔案是verdi使用一種專用的資料格式，類似於VCD，但是它是只提出了模擬過程中訊號的有用資訊，除去了VCD中資訊冗餘，就 像對VCD資料進行了一次huffman編碼。因此fsdb資料量小，而且會提高模擬速度。下面介紹一下利用Modelsim產生fsdb檔案的方 法，Verilog HDL和VHDL方法有些不同，因此分別說明：

A. Verilog HDL方法

1. 修改Modelsim安裝根目錄下modelsim.ini檔案，去除唯讀保護後，加入一條語句：Veriuser=<Debussuy軟體安裝目錄>/Debussy/share/PLI/modelsim_pli/WINNT/novas.dll

2. 在Testbench中加入以下代碼：

initial begin

$fsdbDumpfile("wave_test.fsdb");

$fsdbDumpvars;

end

3. 在Modelsim中建立工程，編譯所有*.v檔案，調用模擬命令：vsim –pli novas.dll work.**_tb，模擬一段時間後退出模擬。然後可以在建立工程根目錄下發現多出了一個wave_test.fsdb檔案。

B. VHDL方法

1. 從<Debussy安裝目錄>\Debussy\share\PLI\modelsim_fli54\WINNT中找到novas.vhd文 件和novas_fli.dll檔案，novas_fli.dll檔案拷貝到modelsim安裝根目錄的win32檔案夾下，並且修改 modelsim.ini檔案，去除唯讀保護後，加入一條語句：Veriuser=novas_fli.dll；

2. 在Modelsim中建立工程，將第1步中的novas.vhd檔案拷貝到建立的modelsim工程根目錄下，在Transcript中運行以下指令碼命令：

vlib novas

vmap novas novas

vcom –work novas ./novas.vhd

3. 在VHDL Testbench中加入語句：

library novas;use novas.pkg.all;

process

begin

fsdbDumpfile("wave_vhd.fsdb");

fsdbDumpvars(0,"div_tb"); --0表示dump的模組層，“div_tb”表示第0層模組名

wait;

end process;

4. 編譯所有*.v檔案，調用模擬命令：vsim work.**_tb，模擬一段時間後退出模擬。然後可以在建立工程根目錄下發現多出了一個wave_vhd.fsdb檔案。

注：在VHDL方法中遇到了些問題，在執行vsim命令時出現以下錯誤警告：

# Loading D:\modeltech_6.6f\win32/./novas_fli.dll

# ** Warning: (vsim-FLI-3159) Failed to find foreign function ‘fliparseVariableInFile‘ in FLI object file "D:\modeltech_6.6f\win32/./novas_fli.dll".

# Region: /

# ** Fatal: (vsim-3274) Null foreign subprogram pointer (19).

在網上搜尋了也沒有什麼好的解決方案，產生方法也沒有什麼問題。只能自己試著解決一下問題了。看錯誤是因為 fliparseVariableInFile沒有在novas_fli.dll中找到，這個函數在Testbench中也沒有使用，但是在 novas.vhd中確實有這個名為“fliparseVariableInFile” 的procedure說明，在novas_fli.dll沒找到會不會是因為novas.vhd檔案和novas_fli.dll檔案不匹配造成的。定位 了問題，就修改了一下novas.vhd檔案，將有關fliparseVariableInFile的說明都注釋掉了，然後重新編譯了novas庫，運行 vsim就好使了，run後成功產生了fsdb檔案。

fsdb產生後，就可以通過Debussy軟體中的nWave匯入：

1. 首先開啟Debussy軟體，啟動介面是nTrace，通過Tools->New Waveform建立一個nWave視窗，2所示；

圖2

2. 在nWave中開啟**.fsdb檔案，3所示；

圖3

3. 通過Get Signals按鈕選取需要觀測的訊號，4所示為在nWave中顯示的波形。

圖4

學習筆記（二）主要熟悉一下Debussy軟體中nWave的介面和學習一下相關的常規操作。首先介紹一下nWave介面，1所示，其中主要包含三個 視窗：訊號視窗、值視窗和波形視窗。在訊號視窗中顯示了加入的所有訊號，並且可以分組，其中圖1中訊號都在組G1中；值視窗顯示了當前游標所處位置的訊號 值；波形視窗中顯示所有加入訊號的波形，其中上邊地區有個視窗尺規，表示當前顯示視窗範圍的時間尺規，中間是波形顯示地區，除了訊號波形，還有游標 (cursor)和標記(marker)，最下邊地區是全域尺規，表示整個fsdb檔案所含資訊範圍的時間尺規。

圖1

按照筆記（一）的方法成功地產生了fsdb檔案，通過File->Open或者快速鍵開啟，2所示，在左側視窗中選擇路徑，在右側視窗中選擇fsdb檔案。

圖2

fsdb檔案讀取之後，在nWave是沒訊號顯示的，需要通過Signal->Get Signals或者快速鍵選取訊號，快顯視窗3所示，左側視窗中顯示了整個模擬設計的層次，中間視窗顯示了選定層次中的所有訊號，可以點擊選取需要觀測的訊號。

圖3

讀取訊號之後就可觀測到訊號波形了，1所示。在各個視窗中需要一些常用操作：

訊號視窗：如果需要拖動訊號改變顯示順序，需要點擊滑鼠中鍵即滾輪選中需要拖動的訊號，4所示，而黃色游標表示訊號拖動後所處位置；改變黃色游標的位置也需要通過點擊滑鼠中鍵來完成，配合剪下、複製和粘貼訊號等操作。

圖4

值視窗：值視窗顯示當前游標所處位置各訊號的值，並且可以通過 View->Values at Cursor/Marker同時顯示光線標位置和標記位置處訊號的值，5所示，顯示的訊號值有2列，分別對應游標和標記位置處訊號值。右擊值視窗可以改 變訊號的數字表示格式，6所示，當前選擇訊號的表示格式為16進位，可以將其切換成二進位、10進位等。

圖5

圖6

波形視窗：在波形視窗中最主要的是游標和標記的操作，可以由三個鍵的組合操作就能完 成所有工作，1. 通過滑鼠左鍵控制游標的位置；2. 通過滑鼠中鍵控制標記的位置；3. 通過滑鼠右鍵放大游標和標記間地區的波形至整個波形視窗。在移動游標和標記時，要注意一個選項Waveform->Snap Cursor To Transitions，在使能該選項時，游標和標記始終處於訊號波形變化邊沿，如1-bit訊號的上升沿或者下降沿；在不使能該選項時，游標和標記可以 在訊號波形任意位置，7所示，左邊圖為不使能選項效果，右邊圖為使能時效果。通過滑鼠右鍵放大了游標和標記間地區波形，8所示。

圖7

圖8

波形視窗中操作還有幾個快速鍵：

z： 縮小

shift+z：放大

f：所有波形縮小至整個視窗中顯示

l：返回至上一個視圖

在nWave中還提供了類比波形的顯示功能，9所示，白色波形曲線是通過Waveform->Analog Waveform將數字資料化成類比曲線，可以看到有明顯的量化效果；而紅色和黃色曲線是通過Analog->Convert To Analog將數字資料轉化成類比量，可以看到轉化後波形比較光滑，並且可以在Analog菜單中設定各種參數，

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