MacOS下也能做Verilog开发/仿真/综合

Posted 2021-04-30 硅农

全平台的EDA开源工具

代码编译icarus-verilog

http://iverilog.icarus.com/

代码编译仿真、Lint Verilator

https://www.veripool.org/wiki/verilator/Installing

仿真看波形gtkwave

http://gtkwave.sourceforge.net/

综合yosys

http://www.clifford.at/yosys/screenshots.html

我们都习惯了用Windows和Linux进行开发，对于IC工程师的生产力工具，一提到Mac很多人就摇摇头。不过请不要忘了MacOS是基于Unix开发的，而作为生产力工具，Mac也一点不比Windows和Linux差，只不过因为很多EDA工具都是Linux和Windows下独有，生产力这个东西，你首先要思考的是你的生产力是什么，同样的在MacOS下也可以做Verilog代码练习开发，更重要的是这几个工具是开源而且是全平台。你要切换Windows或Linux也可以。

安装开发环境

首先在Mac上推荐先安装homebrew软件工具包。由于国内用户访问GitHub速度十分慢所以下面这个链接的主人把所有的安装源都换成国内的，而且做成了脚本可以一键安装。直接运行，awesome！

  
    
    
  

   
     
     
   /bin/zsh -c "$(curl -fsSL https://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/raw/master/Homebrew.sh)"
  
    
    
  

安装iverilog

  
    
    
  

   
     
     
   brew install icarus-verilog
  
    
    
  

安装verilator

  
    
    
  

   
     
     
   brew install verilator
  
    
    
  

安装gtkwave

  
    
    
  

   
     
     
   brew cask install xquartz
   
     
     
   brew cask insatll gtkwave
  
    
    
  

如果想使用命令行运行gtkwave则需要进行一些配置，gtkwave安装好后可以一般直接运行gtkwave命令，但是如果安装Perl的Switch模块，会遇到错误。

  
    
    
  

   
     
     
   cpan install Switch
   
     
     
   perl -V:'installsitelib'
  
    
    
  

第二条命令将打印出Switch的安装位置。如果是 /usr/local/Cellar/perl/...，则必须将Switch复制到以下位置/Library/Perl/5.*/：

  
    
    
  

   
     
     
   sudo cp /usr/local/Cellar/perl/5.*/lib/perl5/site_perl/5.*/Switch.pm /Library/Perl/5.*/
  
    
    
  

配置好后直接运行gtkwave的命令行工具不会出现错误

  
    
    
  

   
     
     
   /Applications/gtkwave.app/Contents/Resources/bin/gtkwave
  
    
    
  

把这条命令添加到 ~/.bash_profile

alias gtkwave = /Applications/gtkwave.app/Contents/Resources/bin/gtkwave

然后在命令行输入 gtkwave直接打开gtkwave

有一个问题是我们设置好的命令，每次打开终端都需要重新 source ～/.bash_porfile才能使用

  
    
    
  

   
     
     
   source ～/.bash_porfile
  
    
    
  

编译仿真

接下来写一段小代码来试一下。

  
    
    
  

   
     
     
   echo "开始编译"
   
     
     
   iverilog -o wave ../src/I2C_Ctrl_EEPROM.v I2C_Ctrl_EEPROM_tb.v
   
     
     
   echo "编译完成"
   
     
     
   vvp -n wave -lxt2
   
     
     
   echo "生成波形文件"
   
     
     
   cp wave.vcd wave.lxt
   
     
     
   echo "打开波形文件"
   
     
     
   gtkwave wave.lxt
  
    
    
  

新建一个脚本文件，把这段代码复制进去，保存为run.sh

在terminal下运行 source run.sh，一键仿真跑起来，会打印出如下信息

  
    
    
  

   
     
     
   开始编译
   
     
     
   编译完成
   
     
     
   LXT2 info: dumpfile wave.vcd opened for output.
   
     
     
   生成波形文件
   
     
     
   打开波形文件
  
    
    
  

然后添加波形就可以进行调试了

软件很小，运行起来速度也非常快，做个小练习足够了。Verilator的使用可以查看官网。

综合

安装综合工具yosys。 

  
    
    
  

   
     
     
   brew install yosys
  
    
    
  

一段计数器代码

  
    
    
  

   
     
     
   module counter (clk, rst, en, count);
   
     
     
    input clk, rst, en;
   
     
     
    output reg [3:0] count;
   
     
     
    always @(posedge clk)
   
     
     
    if (rst)
   
     
     
    count <= 4'd0;
   
     
     
    else if (en)
   
     
     
    count <= count + 4'd1;
   
     
     
   endmodule
  
    
    
  

综合命令

  
    
    
  

   
     
     
   # read design
   
     
     
   read_verilog counter.v
   
     
     
   hierarchy -top counter
   
     
     
   # high-level synthesis
   
     
     
   proc; opt; fsm; opt; memory; opt; #techmap; opt;
   
     
     
   write_verilog synth.v
  
    
    
  

将上述命令保存为show_rtl.ys文件，在终端下执行命令进行综合。

  
    
    
  

   
     
     
   yosys show_rtl.ys
  
    
    
  

综合完成后会生成synth.v文件，这是综合后的网表。

使用Graphviz来查看电路原理图，需要确保已经安装。用homebrew安装。

  
    
    
  

   
     
     
   brew install graphviz
  
    
    
  

生成dot文件

  
    
    
  

   
     
     
   yosys -p "prep; show -stretch -prefix counter -format dot" counter.v
  
    
    
  

生成png图片

  
    
    
  

   
     
     
   dot counter.dot -T png -o counter.png
  
    
    
  

图片打开显示

综合的例子

http://www.clifford.at/yosys/screenshots.html

最后

这篇文章并不是推荐大家去折腾这些。而是介绍Mac甚至于Apple生态是一个非常高效的平台，此外我们在购买设备前，也要明确的自己的需求，如果你有游戏娱乐的需求，是学生党，经常要使用各种EDA工具，并且主要生产力在Windows或Linux下，Mac当然不适合你。

工作之后，很多朋友在家的电脑使用场景，更多是做一些小练习，甚至于在家根本不会写代码，更甚者在家连电脑都不开。对于我的需求来说，主要是处理一些文案和视频的处理工作，偶尔做一些小练习，这几个开源EDA工具完全可以满足，甚至是在Apple生态中更擅长图文视频处理更高效。希望我们能抛开偏见，先去了解一件事情，然后在做出自己的判断，而不是妄下论断，人云亦云。

Reference

https://ughe.github.io/2018/11/06/gtkwave-osx

https://stackoverflow.com/questions/36240998/visualizing-yosys-output-not-working