Verilator+gtkwave快速上手教程1

Verilator 是一款开源工具，它能够将 Verilog 和 SystemVerilog 的硬件描述语言设计转换为 C++ 或 SystemC 模型，使得这些模型在编译后可以执行，从而实现综合仿真。它并非传统的仿真器，而是一个编译器，能够帮助用户在软件环境中验证数字电路的设计。 Gtkwave 是一个强大的波形查看器，它可以将仿真产生的波形数据转换为直观的图形界面，方便工程师观察和分析信号的变化情况，这对于调试 Verilog 设计至关重要。 在使用 Verilator 和 Gtkwave 进行快速上手的过程中，首先你需要创建 Verilog 顶层文件。这个文件会定义你的设计模块，包括内部逻辑和对外提供的输入/输出（IO）信号端口。例如，你可能会有一个名为 `Top.v` 的顶层文件，其中包含了你的设计以及与外界交互的信号。 接下来，你需要编写一个 C++ 测试文件，例如 `test.cpp`。在这个文件中，你将通过包含由 Verilator 生成的头文件（如 `VTop.h`）来访问 Verilog 模块。`V$(top)` 类将提供可读写的 IO 信号作为成员变量，让你能够在 C++ 应用程序中操作这些信号。如果你的顶层模块定义了时钟信号，比如一个名为 `clock` 的端口，你可以在 C++ 代码中通过改变这个类的端口值来模拟时钟的上升沿和下降沿，从而驱动设计的执行。例如： ```cpp VTop* top_ptr = new VTop; ... top_ptr->clock = 0; top_ptr->eval(); // 评估输出 top_ptr->clock = 1; top_ptr->eval(); // 一个时钟周期后再次评估输出 ``` 在进行仿真之前，确保你的开发环境已经准备就绪。这里推荐使用虚拟机软件，如 VMware Workstation 15 Pro 或 Oracle VM VirtualBox，并且操作系统选择 Linux Ubuntu 20.04。安装 Verilator 时，不要使用 `apt install verilator` 命令，因为这可能会安装较旧的版本。取而代之，可以从官方网站或通过自动化脚本安装最新版本的 Verilator。推荐使用自动化脚本安装，或者手动编译安装，具体步骤包括获取源代码、配置、编译和安装。 安装 Gtkwave 也很简单，只需要在终端运行 `sudo apt-get install gtkwave` 即可。这样你就可以在仿真完成后，使用 Gtkwave 打开生成的波形文件，以图形化的方式查看和分析设计的行为。 Verilator 和 Gtkwave 的结合使用，提供了一套高效且直观的硬件设计验证方法。通过编写 Verilog 代码，将其转换为 C++ 模型，再配合 C++ 测试程序进行仿真，最后使用 Gtkwave 查看波形，可以极大地提升设计验证的效率和准确性。对于 RISC-V 或其他数字电路设计的学习者和开发者来说，这是一个非常实用的工具链。