各种波形文件VCD,VPD,SHM,FSDB生成的方法

Posted 2020-08-30 hxing

　　仿真是IC设计不可或缺的重要步骤，仿真后一般需要记录下波形文件，用于做详细分析和研究。说一下几种波形文件WLF(Wave Log File)、VCD(Value Change Dump)文件，fsdb(Fast Signal DataBase)文件、shm、vpd：

　　1、对于WLF波形日志文件，只要我们使用过modelsim，应该都很熟。WLF(Wave Log File) 是Mentor Graphics 公司Modelsim支持的波形文件。但我们在波形窗口观察波形时，仿真结束时都会生成一个*.wlf的文件(默认是vsim.wlf)。我们下次就可以通过通过modelsim直接打开这个保存下来的波形。vsim -view vsim.wlf -do run.do 其中run.do中的内容为要查看的波形信号。要强调的是这个wlf文件只能是由modelsim来生成，也只能通过modelsim来显示。不是一个通用的文件文件格式。

　　2、VCD （Value Change Dump）是一个通用的格式。 VCD文件是IEEE1364标准(Verilog HDL语言标准)中定义的一种ASCII文件。它主要包含了头信息，变量的预定义和变量值的变化信息。正是因为它包含了信号的变化信息，就相当于记录了整个仿真的信息，我们可以用这个文件来再现仿真，也就能够显示波形。因为VCD是 Verilog HDL语言标准的一部分，因此所有的verilog的仿真器都要能够实现这个功能，也要允许用户在verilog代码中通过系统函数来dump VCD文件。我们可以通过Verilog HDL的系统函数$dumpfile 来生成波形，通过$dumpvars的参数来规定我们抽取仿真中某些特定模块和信号的数据。

　　特别说明的一点是，正是因为VCD记录了信号的完整变化信息，我们还可以通过VCD文件来估计设计的功耗，而这一点也是其他波形文件所不具备的。Encounter 和 PrimeTime PX （Prime Power）都可以通过输入网表文件，带功耗信息的库文件以及仿真后产生的VCD文件来实现功耗分析。

　　因为VCD是Verilog HDL语言标准的一部分，因此所有的verilog的仿真器都要能实现这个功能。因此我们可以在verilog代码中通过系统函数来dumpVCD文件。另外，我们可以通过modelsim 命令来dump VCD文件，这样可以扩展到VHDL中。具体的命令： vcd file myfile.vcd

　　vcd add /test/dut/* 这个就生成一个含dut下所有信号的VCD数据信息。

　　我们在使用来进行仿真 vsim -vcdstim myfile.com

　　test;add wave /*;run -all;

　　或在testbench中加入：

　　initial

　　begin

　　$dumpfile("*.vcd");

　　$dumpvars(0,**);

　　end

　　3、fsdb(Fast Signal DataBase) 是Spring Soft （Novas）公司 Debussy / Verdi 支持的波形文件，一般较小，使用较为广泛，其余仿真工具如ncsim，modlesim等等可以通过加载Verdi 的PLI （一般位于安装目录下的share/pli 目录下） 而直接dump fsdb文件。fsdb文件是verdi使用一种专用的数据格式，类似于VCD，但是它是只提出了仿真过程中信号的有用信息，除去了VCD中信息冗余，就 像对VCD数据进行了一次huffman编码。因此fsdb数据量小，而且会提高仿真速度。我们知道VCD文件使用verilog内置的系统函数来实现 的，fsdb是通过verilog的PLI接口来实现的。$fsdbDumpfile,$fsdbDumpvars等

  Testbench中加入：

  initial

 　　begin

　　　　 $fsdbDumpfile("*.fsdb");

 　　　　$fsdbDumpvars(0,**);

 　　end

　　其余波形文件就是各家不同的仿真或调试工具支持的文件类型，互不通用，但基本都可以由VCD文件转换而来（其实就是VCD文件的压缩版，因为只取仿真调试需要的数据，所以文件大小要远小于原始VCD文件），有的还提供与VCD文件的互转换功能。

　　4、shm 是Cadence公司 NC verilog 和Simvision支持的波形文件，实际上 .shm是一个目录，其中包含了.dsn和.trn两个文件。

　　5、vpd 是Synopsys公司 VCS DVE支持的波形文件，可以用$vcdpluson产生。

 通过使用Cadence NC Verilog 对同一testcase和相同dump波形条件的比较，产生shm文件的时间最短（废话，本来就是一个公司的），产生vcd文件的时间数倍于产生shm和 fsdb的时间。在笔者测试的例子中，产生的fsdb文件为十几MB，shm文件为几十MB，而vcd文件则要几个GB的大小。

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 fsdb的一些用法：

 （1）下面是一个列表，提示了fsdb 的各种可能用法，具体的内容大家可以Google 一把，就都出来了。

fsdbDumplimit - 限制FSDB 文件size 如何使用？

$fsdbDumpvars([<level>], <scope | signal>*)

fsdbDumpfile - 指定FSDB 文件名

$fsdbDumpfile(“<FSDB name>”)

fsdbDumpvars - Dump 指定的变量

fsdbDumpSingle - Dump 指定的信号

fsdbDumpvariable - Dump 指定的VHDL 变量

fsdbSwitchDumpFile - 将dumping 切换到另一个FSDB 文件

$fsdbSwitchDumpFile(“<new FSDB name>”)

fsdbAutoSwitchDumpfile - 限制文件大小并在数据量过大时自动创建新的FSDB 文件

$fsdbAutoSwitchDumpfile(<file size>, “<FSDB name>”,< number of file>)

fsdbDumpflush - Force to Dump Result to FSDB file

fsdbDumpMem - Dump 指定的memory 的内容

$fsdbDumpMem(<reg name>, [<start addr>, [<size>]])

$fsdbDumpon - 打开 FSDB dumping

$fsdbDumpoff - 关闭 FSDB dumping

(1)一个自由开关FSDB 的方法

有时候要运行很长时间的仿真，但是关心的波形却只是其中一小段。这个时候怎么来开关波形，使文件不至于太过庞大呢？这里介绍一个方法。示例仅供参考，大家可以结合实际应用创造出更加多样的变化来。

 initial begin

$timeformat(...);

$fsdbAutoSwitchDumpfile(...);

$fsdbDumpvars(...);

// 条件表达式1

$fsdbDumpoff;

// 条件表达式2

$fsdbDumpon;

End

( 2 )、我们比较常用的一般还有$value$plusargs 这个task，在test_top 中：

$value$plusargs("casename=%s",casename)

通过脚本在run 的时候把casename 传递进去(给vcs/nc SIM_ARG: +casename=$Testcase_name.fsdb)

便于如果同时跑多个testcase 的时候可以同时dumpfsdb，另外就是跳过一些时间开始

dump（SIM_ARG: +time=$start_time)

$value$plusargs("time=%d",skip)

#skip

(3)、project 中每个人关注的module 不同，为了频繁去修改test_top 的dump，一般也会把需要dump 的内容用dumplist

的file 来实现

$fsdbDumpvarsToFile("dump.list");

比如dump.list 内容 #用于注释）

0 test_top

#1 test_top

#0 test_top.dut

#0 test_top.dut.m1

#0 test_top.dut.m2

用的时候一般是在test_top.v 添加相关的语句：

reg [100:0] casename;

integer skip, i;

initial begin

if( $test$plusargs("dumpfsdb") ) begin

if( $value$plusargs("time=%d", skip) )

#skip;

if( $value$plusargs ("casename=%s",casename) )

$fsdbAutoSwitchDumpfile(300, casename, 30);

else

$fsdbAutoSwitchDumpfile(300,"./test_top.fsdb",40);

$fsdbDumpvarsToFile("dump.list");

end

end

 跑仿真的时候，对应的如果要从5000ns（时间单位根timescale 有关）处开始dump 波形,给vcs/nc 的参数

+dumpfsdb +time= 5000 +casename= testcase1.fsdb

其中的testcase1 一般我们都会在脚本处理后跟case 名字关联起来，这样子跑完之后就会从5000 开始dump

testcase1_000.fsdb, testcase1_001.fsdb 这样子，

2. 另外那个dump.list(名字可以随便取）里面的设定就跟平常的设定dump 的层次设置一样了

层次 路径名

0 test_top.dut.m1

例子：

//=================

// dump FSDB wave

interger start_dump;

integer stop_dump;

integer finish_time;

integer result;

reg [8*30*-1 : 0] waveform_name;

initial begin:fsdb_dump

start_dump = 0;

finish_time = 0;

waveform_name = "debussy.fsdb";

if ($test$plusargs("FSDB"))

    begin

      if($test$plusargs("DUMP_FILE"))

         result = $value$plusargs("DUMP_FILE=%s",waveform_name);

         $fsdbAutoSwitchDumpfile(150,waveform_name,100);

         $fsdbDumpflush;

         #start_dump;

//select dump signals

$fsdbDumpvars(0,xx_tb);

    end

end