实验一、Verilog 与 ModelSim 基础

一、实验目的:

熟悉并掌握 Verilog HDL 与 ModelSim 的使用

二、实验环境:

ModelSim

三、实验内容:

学习使用 Verilog 完成 4 选 1 多路选择器的设计和实现,并使用 ModelSim 工具对设计进

行仿真和分析验证。

四、实验原理

多路选择器(MUX)是一种在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选 出来的电路，其原理图和真值表如下图所示。

图 1 4 选 1 多路选择器及其真值表

五、实验内容(步骤)

5.1、Verilog 关键代码实现

选择输入

数据输入

输出

select

in1

in2

in3

in4

out

00

in1

×

×

×

in1

01

×

in2

×

×

in2

10

×

×

in3

×

in3

11

×

×

×

in4

in4

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表 1. MUX 模块功能描述

MUX 模块的 verilog 代码如下:

输入

4 位输入信号 in1、in2、in3、in4 和 2 位选择信号 select

输出

4 位输出信号 out

功能

根据选择信号 select 的值把相应输入信号赋值给 out 输出

5.2、测试文件(TestBench)关键代码描述

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5.3、ModelSim 仿真及分析5.3.1 建立 ModelSim 工程

打开 ModelSim，选择 File->New->Project，出现 Create Project 对话框，填写工程名 (Project Name)，选择保存目录(Project Location)，注意保存目录中不要有中文，如下 图所示:

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单击 OK 按钮后，会出现下图界面:

现在可以选 Create New File(新建文件)或者 Add Existing File(添加已存在文件)。这里 我们选择 Add Existing File，也就是添加 5.1 和 5.2 中的 Verilog 代码，会出现下图界面:

点击 Browse 按钮，添加 5.1 中的 mux41.v 和 5.2 中的测试文件 mux41_tb.v，会出现下图6 / 27

界面:

选择要添加的文件后，单击“打开”按钮，即添加完成，会出现下图界面，在其中选择 copy to project directory，这样就会将 mux41.v 和 mux41_tb.v 文件复制到新的工程目录下，单击OK 按钮。

文件添加完成后，ModelSim 主界面会显示所有文件的状态。选中任意一个文件，右键单击， 选择 Compile->Compile All，即开始编辑所有文件，会出现下图界面。没有出错，文件状态 应该都是绿色的对号，否则点击屏幕下方的 Transcript，查看出错信息，直至无误。

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5.3.2 开始仿真 切换到 Library，然后展开 work 目录，在 mux41_tb.v 文件上单击右键，在弹出菜单中

选择 Simulate (without Optimization)，如下图界面:

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此时会出现一个名为 sim 的界面，展开其中的 mux41_tb 节点，选择 uut，会在 Objects 窗 口显示所有信号，如下图所示:(若没有出现 Objects 窗口，可以通过菜单 View->Objects调出该窗口)

选择 Objects 窗口的所有信号(Ctrl+A)，然后单击右键，在弹出菜单中选择 Add to->Wave->Selected Signals，如下图所示:

单击工具栏中的 Run-All 按钮，便开始仿真，如下图所示:

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图 X. 多路选择器仿真结果

结束后，请在 Transcript 中输入 quit –sim 命令退出，如下图所示:

六、进一步实验

请使用 Verilog 完成 4 位全加器、8 位比较器、74138 译码器等模块设计,然后编写测试 文件使用 ModelSim 进行仿真验证。