2. 使用Hdlbits网页FPGA代码综合仿真设计¶

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！

2.1. 官方模板演示¶

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。

图 77‑1

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

图 77‑2

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。

图 77‑3

点击下面的“Submit(new window)“在新界面中进行仿真。

图 77‑4

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。

图 77‑5

2.2. 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），标红处的注释是需要特别强调的（代码可以全部直接复制使用）。

\`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