1+1=10

记记笔记，放松一下...

Intel Quartus Prime Lite 小记（四）

接前面Quartus Prime Lite小记三，搞定git和Quartus整合后，了解一下Quartus下面的Questa Intel FPGA 这个仿真软件怎么用。

Questa Intel FPGA是什么东西？

ModelSim，Questa，都没有用过；VHDL、Verilog还没开始接触；碰到这一堆堆东西，想简单学学，还真有点不知道怎么入手。

Quartus Prime从21版本开始，带了仿真软件 Questa Intel FPGA（在此之前带的是ModelSim Intel FPGA)。

运行界面如下：

quartus-questa-result

Quartus 与 Questa

和Quartus的 Lite版本一样，Questa Intel也提供一个免费版本：

  • Intel® Quartus® Prime Lite Edition
  • Questa*-Intel® FPGA Starter Edition

Quartus Lite无需License文件，Questa Starter需要在Intel官方免费申领License。

ModelSim 与 Questa

ModelSim 和 Questa 都是是硬件描述语言（HDL）仿真软件，目前都属于西门子。ModelSim最初是由 Model Technology开发，后来被 Mentor Graphics 收购，而 Mentor Graphics 又被 Siemens 收购。

  • ModelSim 是一种更基础的仿真工具，适用于教育、小型到中型项目以及个人使用。
  • Questa 是一个高级仿真和验证平台，专为大型项目和复杂的系统级验证设计。

ModelSim-Intel 与 Questa-Intel

这两个都是针对Intel FPGA设计优化的仿真软件。在Altera被Intel收购前，他们分别叫ModelSim-Altera与Questa-Altera。

Quartus Prime 从版本 21开始，包含Questa-Intel仿真器。在21版本之前，它包含ModelSim仿真器。

Quartus lites版本安装后，starter版本的questasim.exe位于D:\intelFPGA_lite\23.1std\questa_fse\win64。

ModelSim-Intel 与 Questa-Intel 的 Starter版本都是免费使用的，在Intel官方可以下载。（安装包和标准版是同一个，安装时有选项可以选择Starter）

ModelSim-Intel 只能下载到 20.1，可能也不会有21了。

Questa的starter版本的License问题

尽管是免费申领，但是这个操作挺繁琐...

申请License文件

访问官方，注册账户

选中如下项，点击继续Questa*-Intel® FPGA Starter Edition (License: SW-QUESTA)

添加计算机

  • 输入网卡地址NIC-ID（12个16进制数，不适用:或-分隔符。

申请成功就会发送我们的email中。

添加 license 文件

在 Quartus 的 Tools菜单中，点击License Setup...调出设置页面。把license文件路径设置为环境变量LM_LICENSE_FILE

启动 QuestaSim

此时就可以启动questasim了，不过，要注意，由于是starter版本，只能启动一个实例！！！

可执行程序路径：

D:\intelFPGA_lite\23.1std\questa_fse\win64\questasim.exe

questa-intel-fpga-starter

配置 Quartus

在Quartus中创建新项目时，可以配置Simulation为Questa Intel FPGA。

相关配置有几处

  1. Tools-> Options...->EDA Tool Options ，设置Questa Intel FPGA 的路径 ，大致 d:/intelfpga_lite/23.1std/questa_fse/win64
  2. Assignments->EDA Tools Settings->Simulation 选择 Questa Intel FPDA
  3. Tools -> Run simulation Tool -> ... 执行

结果：

  • .qsf 文件中出现EDA_SIMULATION_TOOL相关的assignment
  • 编译时生成 Questa 所需的文件，在 simulation/questa 目录下面

quartus_eda

命令行工具quartus_eda用于生成仿真所需的文件（接之前的例子，项目名 mytest3.qpf，源文件mytest2.v），执行：

quartus_eda --read_settings_files=off --write_settings_files=off mytest3 -c mytest3

在文件夹simulation/questa下生成：

  • mytest3.sft
  • mytest3.vo

当然，再此之前，必须先执行综合（如果没执行的话）：

quartus_map --read_settings_files=on --write_settings_files=off mytest3 -c mytest3

注意： eda使用的选型 --read_settings_files=off，并不是说这个命令和.qsf文件无关，而是因为map已经将.qsf的内容消化并写入到了db文件夹下面。eda会直接使用db文件夹中的内容。

使用quartus和questa进行仿真

使用前面的简单的组合逻辑电路，试着在quartus界面下跑通questa仿真流程

准备项目

创建一个quartus项目，并添加verilog文件。

  • mytest4.qpf
  • mytest4.qsf
  • mytest2.v (继续使用之前的代码）

mytest2.v的内容如下

module mytest2 (input wire x1, input wire x2, output wire f);
    assign f = (x1 & ~x2)|(~x1 & x2);
endmodule

mytest4.qsf内容如下：

set_global_assignment -name FAMILY "MAX 10"
set_global_assignment -name DEVICE 10M50SAE144C8G
set_global_assignment -name TOP_LEVEL_ENTITY mytest2
set_global_assignment -name VERILOG_FILE mytest2.v

set_global_assignment -name ORIGINAL_QUARTUS_VERSION 23.1STD.0
set_global_assignment -name LAST_QUARTUS_VERSION "23.1std.0 Lite Edition"
set_global_assignment -name PROJECT_OUTPUT_DIRECTORY output_files
set_global_assignment -name MIN_CORE_JUNCTION_TEMP 0
set_global_assignment -name MAX_CORE_JUNCTION_TEMP 85
set_global_assignment -name ERROR_CHECK_FREQUENCY_DIVISOR 256

set_global_assignment -name EDA_SIMULATION_TOOL "Questa Intel FPGA (Verilog)"
set_global_assignment -name EDA_TIME_SCALE "1 ps" -section_id eda_simulation
set_global_assignment -name EDA_OUTPUT_DATA_FORMAT "VERILOG HDL" -section_id eda_simulation
set_global_assignment -name EDA_GENERATE_FUNCTIONAL_NETLIST OFF -section_id eda_board_design_timing
set_global_assignment -name EDA_GENERATE_FUNCTIONAL_NETLIST OFF -section_id eda_board_design_symbol
set_global_assignment -name EDA_GENERATE_FUNCTIONAL_NETLIST OFF -section_id eda_board_design_signal_integrity
set_global_assignment -name EDA_GENERATE_FUNCTIONAL_NETLIST OFF -section_id eda_board_design_boundary_scan

有意义的主要是前4行。

这时候可以编译项目了。

添加 testbench 文件

要仿真上面的模块，需要先创建一个testbench文件，比如testbench_mytest2.v：

`timescale 1ns / 1ps

module testbench_mytest2;

    // Inputs
    reg x1;
    reg x2;

    // Outputs
    wire f;

    // 实例化要测试的模块
    mytest2 uut (
        .x1(x1), 
        .x2(x2), 
        .f(f)
    );

    initial begin
        // 初始化输入
        x1 = 0;
        x2 = 0;

        // 激励序列
        #10 x1 = 1; x2 = 0;
        #10 x1 = 0; x2 = 1;
        #10 x1 = 1; x2 = 1;
        #10 x1 = 0; x2 = 0;
    end

endmodule

而后进行配置，Assignments->Settings...->EDA Tool Settings->Simulation->NativeLink setting-> Compile test bench

quartus-settings-eda-simulation

在该页面中，添加我们创建的 testbench_mytest2.v文件。

一通操作过后，我们的.qsf文件长这样：

set_global_assignment -name FAMILY "MAX 10"
set_global_assignment -name DEVICE 10M50SAE144C8G
set_global_assignment -name TOP_LEVEL_ENTITY mytest3
set_global_assignment -name ORIGINAL_QUARTUS_VERSION 23.1STD.0
set_global_assignment -name LAST_QUARTUS_VERSION "23.1std.0 Lite Edition"
set_global_assignment -name PROJECT_OUTPUT_DIRECTORY output_files
set_global_assignment -name MIN_CORE_JUNCTION_TEMP 0
set_global_assignment -name MAX_CORE_JUNCTION_TEMP 85
set_global_assignment -name ERROR_CHECK_FREQUENCY_DIVISOR 256

set_global_assignment -name VERILOG_FILE testbench_mytest2.v
set_global_assignment -name VERILOG_FILE mytest2.v

set_location_assignment PIN_6 -to x2
set_location_assignment PIN_7 -to x1
set_location_assignment PIN_8 -to f

set_global_assignment -name EDA_SIMULATION_TOOL "Questa Intel FPGA (Verilog)"
set_global_assignment -name EDA_TIME_SCALE "1 ns" -section_id eda_simulation
set_global_assignment -name EDA_OUTPUT_DATA_FORMAT "VERILOG HDL" -section_id eda_simulation
set_global_assignment -name EDA_GENERATE_FUNCTIONAL_NETLIST OFF -section_id eda_board_design_timing
set_global_assignment -name EDA_GENERATE_FUNCTIONAL_NETLIST OFF -section_id eda_board_design_symbol
set_global_assignment -name EDA_GENERATE_FUNCTIONAL_NETLIST OFF -section_id eda_board_design_signal_integrity
set_global_assignment -name EDA_GENERATE_FUNCTIONAL_NETLIST OFF -section_id eda_board_design_boundary_scan
set_global_assignment -name PARTITION_NETLIST_TYPE SOURCE -section_id Top
set_global_assignment -name PARTITION_FITTER_PRESERVATION_LEVEL PLACEMENT_AND_ROUTING -section_id Top
set_global_assignment -name PARTITION_COLOR 16764057 -section_id Top
set_global_assignment -name POWER_PRESET_COOLING_SOLUTION "23 MM HEAT SINK WITH 200 LFPM AIRFLOW"
set_global_assignment -name POWER_BOARD_THERMAL_MODEL "NONE (CONSERVATIVE)"
set_global_assignment -name FLOW_ENABLE_POWER_ANALYZER ON
set_global_assignment -name POWER_DEFAULT_INPUT_IO_TOGGLE_RATE "12.5 %"
set_global_assignment -name EDA_TEST_BENCH_ENABLE_STATUS TEST_BENCH_MODE -section_id eda_simulation
set_global_assignment -name EDA_NATIVELINK_SIMULATION_TEST_BENCH testbench_mytest2 -section_id eda_simulation
set_global_assignment -name EDA_TEST_BENCH_NAME testbench_mytest2 -section_id eda_simulation
set_global_assignment -name EDA_DESIGN_INSTANCE_NAME NA -section_id testbench_mytest2
set_global_assignment -name EDA_TEST_BENCH_MODULE_NAME testbench_mytest2 -section_id testbench_mytest2

set_global_assignment -name EDA_TEST_BENCH_FILE testbench_mytest2.v -section_id testbench_mytest2

set_instance_assignment -name PARTITION_HIERARCHY root_partition -to | -section_id Top

运行仿真

Tools->Run simulation Tool->RTL Simulation

quartus-questa-result

也可以和真值表对一下：

light controller circuit

至此，简单的流程算是跑通了，但是背后调用的命令，暂时还是一头雾水。

参考