3、C語言對 VHDL設計的協同仿真

　　3.1 構成框圖

　　仿真文件的構成如圖 3 所示，包括 HDL 文件和動態(tài)鏈接庫(即 C 程序)。圖中 C 程序對應的 VHDL 文件要負責聲明對應的動態(tài)連接庫文件名及初始化函數，另外還可以給出一些調用參數。動態(tài)鏈接庫中用到的輸入輸出信號也要在對應的 VHDL 文件中聲明。

　　圖3 仿真文件構成示意圖

　　例如，假定有一個DLL文件名為sim.dll,對應的初始化函數為sim_init，有輸入信號in1，in2，輸出信號 out1，out2，可以這樣編寫對應的 VHDL 文件　　(sim.vhd)：

　　library ieee;

　　use ieee.std_logic_1164.all;

　　entity sim is

　　port(

　　in1: in std_logic;

　　in2: in std_logic;

　　out1: out std_logic;

　　out2: out std_logic;

　　);

　　end entity sim;

　　architecture dll of sim is

　　attribute foreign : string;

　　attribute foreign of dll : architecture is "sim_init sim.dll”

　　begin

　　end;

　　仿真時，仿真器對頂層的 HDL 文件進行仿真，并根據各 VHDL 文件的動態(tài)鏈接庫聲明來調用、執(zhí)行相應的動態(tài)鏈接庫。

　　3.2 動態(tài)鏈接庫的程序結構

　　modelsim 在仿真時，根據 VHDL 文件的聲明，調用 DLL 文件(如 sim.dll)。在 VHDL文件中已經給出了調用文件(sim.dll)和初始化函數名(如 sim_init)，modelsim根據這些信息，調用 sim.dll中的 sim_init 函數，完成初始化工作。初始化包括：

　　1. 初始化全局變量;

　　2. 設置 VHDL 輸入輸出信號與 C 程序變量的對應關系;

　　3. 設置輸出信號的一些初始狀態(tài)(mti_ScheduleDriver);

　　4. 設置在仿真器重新仿真(restart)和仿真器退出仿真(quit)等情況下執(zhí)行的一些函

　　數(mti_AddRestartCB 和mti_AddQuitCB 等)，如釋放動態(tài)申請的內存等等;

　　5. 設置敏感表，給出在某些信號發(fā)生某些變化(如時鐘上升沿等)時執(zhí)行的函數。

　　6. 等等。

　　下面結合 3.1的例子(sim.vhd)，給出C 程序的設計步驟。

　　1.包含頭文件，包括 C程序常用的一些頭文件和 Modelsim給出的外部語言接口頭文件m ti.h。Modelsim給出的外部接口函數說明、類型定義等都在 mti.h 中。

　　2.定義自己的結構體，這一點主要是為了編程方便，例如輸入輸出信號對應的變量在各函數中基本上都會用到，可以把這些變量定義成一個結構，便于參數傳遞。例如，我們可以把 3.1 的 sim.vhd 輸入輸出信號對應的變量定義成結構：

　　typedef struct {

　　driverID out1;

　　driverID out2;

　　signalID in1;

　　signalID in2;

　　}PortStruct;

　　其中 driverID 表示輸出信號對應的變量;signalID表示輸入信號對應的變量。這樣，這里定義的變量 out1, out2, in1, in2 就分別與 sim.vhd中的信號 out1, out2, in1, in2 對應。