学会使用Hdlbits网页版Verilog代码仿真验证平台

 　　给大家推荐一款网页版的 Verilog代码编辑仿真验证平台，这个平台是国外的一家开源FPGA学习网站，通过“https://hdlbits.01xz.net/wiki/Main_Page” 地址链接进入网页，在该网页上可以进行Verilog代码的编写、综合，而且最后还能够仿真出波形来验证设计代码的正确性，该验证平台是基于Icarus Verilog（简称iVerilog，比较著名的开源HDL仿真工具，也有对应的安装版本）的，让你随时随地只需登录网页就能够享受Verilog编程仿真的乐趣！

一、官方模板演示

1、首先打开“https://hdlbits.01xz.net/wiki/Main_Page”，打开后的界面如下图所示，全英文显示。如果感觉自己的英文水平欠佳，可以使用谷歌浏览器打开该网页，并选择在线翻译功能，翻译的正确率还是很高的。 

2、点击Simulation下的 ”Run a Simulation(lcarus Verilog)“。  

3、打开后的界面如下图所示，代码编辑框中给出了一个简单的例子。

 

4、点击下面的“Submit(new window)“在新界面中进行仿真。   

5、在新打开的界面中我们可以看到编译的信息和仿真波形图。

  

二、实例演示 

　　虽然看完了官方的模板演示，但我们要想立刻仿真验证自己设计的代码并不是那么容易，需要进行一番摸索。下面就是大家进行一个呼吸灯的设计实例演示。

1、学习过FPGA的朋友都知道要想对FPGA逻辑进行仿真一定要具备两个文件，一个是RTL代码文件，用来综合生成硬件电路的部分；第二个就是Testbench文件，用来验证RTL代码功能的仿真文件，这两者缺一不可。

2、根据观察发现官方模板中的代码编辑部分有两个module，大家也都知道一个.v 文件中只能有一个模块，也就是只能有一个module，而这里面有两个，那肯定就不对了。再仔细观察会发现代码编辑区域中的上半部分就是Testbench，而下半部分则是RTL代码，再结合仿真出的波形来更看验证了这个想法。原来 RTL 代码和Testbench都写在了一个编辑框里。

3、但是我们在提供的模板中发现一些我们平时几乎没有见过的新语法，如第4行的”initial `probe_start“、第6行的”`probe(clk)“、第26行的”`probe(in)“，通过模板的注释和多次实验发现这是官方定义的一个”宏“，也就是通过这个”宏“调用“probe”探针的功能，我们不用管这个”宏“是如何定义的，我们只需要会调用就可以了。

4、下面我们通过该网页来仿真验证一下自己设计的呼吸灯的例子。详细代码如下（呼吸灯逻辑和Testbench代码的编写方法这里我们不做讲解，会在以后的文章中再进行详细说明），下面代码可以全部直接复制使用（代码中的注释请详细阅读）。

`timescale    1ns/1ns

//----------------Tesebench-----------------
module    top_module;      //仿真文件名必须是“top_module”

reg     sclk;
reg     rst_n;

wire    led;
    
initial `probe_start;      // Start the timing diagram

    `probe(sclk);          // Probe signal "clk"，这是加载的系统时钟，只能在Tesebench中加载    
    
//初始化
initial    begin
    sclk   = 1'b0;
    rst_n <= 1'b0;
    #200        
    rst_n <= 1'b1;
    #5000                   //一定要设置仿真停止时间，如果仿真结束时间太久会提示
    $finish; 
end

//产生20ns的时钟
always #10 sclk = ~sclk;

//为了减少仿真时间我们在仿真中重定义参数，不影响RTL代码中参数的值
defparam breath_led_inst.CNT_1US_MAX = 1;
defparam breath_led_inst.CNT_1MS_MAX = 2;
defparam breath_led_inst.CNT_1S_MAX  = 2;

//----------------breath_led-----------------
breath_led    breath_led_inst(
    .sclk   (sclk ),    //input        sclk    
    .rst_n  (rst_n),    //input        rst_n    
                          
    .led    (led  )     //output       led
);

endmodule    

//----------------RTL-----------------
module    breath_led
#(
    parameter    CNT_1US_MAX = 6'd49,
    parameter    CNT_1MS_MAX = 10'd999,
    parameter    CNT_1S_MAX  = 10'd999
)
(
    input    wire    sclk    ,
    input    wire    rst_n    ,
    
    output   reg     led
);

reg    [5:0]   cnt_1us;    
reg    [9:0]   cnt_1ms;    
reg    [9:0]   cnt_1s;        
reg            cnt_1us_flag;
reg            cnt_1ms_flag;
reg            cnt_1s_flag;

//cnt_1us:1us计数器
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
    if(rst_n == 1'b0)    
        cnt_1us <= 6'b0;    
    else    if(cnt_1us == CNT_1US_MAX)    
        cnt_1us <= 6'b0;
    else
        cnt_1us <= cnt_1us + 1'b1;

//cnt_1us_flag:1us计数器标志信号
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
    if(rst_n == 1'b0)    
        cnt_1us_flag <= 1'b0;    
    else    if(cnt_1us == CNT_1US_MAX)    
        cnt_1us_flag <= 1'b1;
    else
        cnt_1us_flag <= 1'b0;

//cnt_1ms:1ms计数器
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
    if(rst_n == 1'b0)    
        cnt_1ms <= 10'b0;    
    else    if(cnt_1ms == CNT_1MS_MAX && cnt_1us_flag == 1'b1)    
        cnt_1ms <= 10'b0;
    else    if(cnt_1us_flag == 1'b1)
        cnt_1ms <= cnt_1ms + 1'b1;
        
//cnt_1ms_flag:1ms计数器标志信号
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
    if(rst_n == 1'b0)    
        cnt_1ms_flag <= 1'b0;    
    else    if(cnt_1ms == CNT_1MS_MAX && cnt_1us_flag == 1'b1)    
        cnt_1ms_flag <= 1'b1;
    else    
        cnt_1ms_flag <= 1'b0;

//cnt_1s:1s计数器
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
    if(rst_n == 1'b0)    
        cnt_1s <= 10'b0;    
    else    if(cnt_1s == CNT_1S_MAX && cnt_1ms_flag == 1'b1)    
        cnt_1s <= 10'b0;
    else    if(cnt_1ms_flag == 1'b1)
        cnt_1s <= cnt_1s + 1'b1;

//cnt_1s_flag:1s计数器标志信号
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
    if(rst_n == 1'b0)   
        cnt_1s_flag <= 1'b0;    
    else    if(cnt_1s == CNT_1S_MAX && cnt_1ms_flag == 1'b1)    
        cnt_1s_flag <= ~cnt_1s_flag;    
    
//led:一个LED灯
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
    if(rst_n == 1'b0)
        led <= 1'b0;    
    else    if((cnt_1s_flag == 1'b1 && cnt_1ms <= cnt_1s) || (cnt_1s_flag == 1'b0 && cnt_1ms > cnt_1s))
        led <= 1'b1;
    else    
        led <= 1'b0;
    
//添加要观察的信号名
    `probe(rst_n       );    // Sub-modules can also have `probe()
    `probe(cnt_1us     );    // Sub-modules can also have `probe()
    `probe(cnt_1us_flag);    // Sub-modules can also have `probe()
    `probe(cnt_1ms     );    // Sub-modules can also have `probe()
    `probe(cnt_1ms_flag);    // Sub-modules can also have `probe()
    `probe(cnt_1s      );    // Sub-modules can also have `probe()
    `probe(cnt_1s_flag );    // Sub-modules can also have `probe()
    `probe(led         );    // Sub-modules can also have `probe()

endmodule 

5、将上面编写好的Testbench代码和RTL代码放到一个文件中（Testbench在上面，RTL代码在下面，仅在该平台仿真时可以将两种文件放在一起，在其他平台仿真时要独立放到两个.v文件中），然后复制粘贴到代码编辑框中，点击“Submit(new window)“执行仿真。 

6、也可以将写好的Testbench代码和RTL代码放到同一个.v文件中，然后点击下面的代码编辑框下面的“Upload a source file...”，在展开的界面中选择添加.v文件后，再点击”Upload and simulate”启动仿真。  

7、仿真波形如下所示，因为界面空间有限，拖动波形显示框下面的滚动条，可以看到后面的波形显示。

8、在波形显示框中右击鼠标可以选择保存为PNG格式或SVG格式，将完整的波形信息保存下来。 

9、保存为SVG格式后的完整波形图如下所示。

10、如果我们在第58行处代码设置一个错误后，再点击执行仿真，此时在仿真窗口中不会显示波形，而是提示错误的内容，将错误修改后再执行仿真即可。  

 

11、该网页还有其他更多有趣的功能，如组合逻辑代码编写训练、时序逻辑代码编写训练、单片机嵌入式仿真等等，有兴趣的朋友可以自己探索，这里不再一一演示。

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