环境安装

Vivado

Vivado，硬件仿真、综合上板的工具。

Info

Vivado仅支持x86-64指令集，且由于其运算使用了大量的向量指令加速，往往在二进制翻译下不能良好运行，只有ARM等其他指令集的电脑的同学建议只使用Verilator+GTKWave完成仿真，上板时可以与队友合作完成。

下载Vivado

实验资料包采用Vivado 2019.2为基础，在更高的版本运行时，IP核升级选择With Core Container Disabled即可。

安装Vivado

在安装Vivado时，可以只保留以下选项，确保最小安装：

Verilator

Verilator，轻量仿真工具。

安装Verilator

Verilator 主要是在 Ubuntu 上进行开发和测试，也额外在 FreeBSD、Apple OS-X、Red Hat Linux和 GNU/Linux-ish 其他平台上进行了测试。Verilator 还可用于 Windows 上的 Linux 子系统 (WSL2) ，Cygwin 下的 Windows和Mingw(GCC-MNO-Cygwin) 下的 Windows。

Windows 用户推荐使用 WSL 中 Ubuntu 下安装 Verilator。其他操作系统的 Verilator 安装可自行谷歌或STFM¹²。

Warning

注意：在本实验仿真中，Verilator 版本需要 4.2 以上。目前Debian系的Linux发行版（含Ubuntu 22.10）的软件包中Verilator版本较老，仅为4.0，因此 请勿 使用apt install verilator进行安装。

各系统推荐的安装方式如下：

• Archlinux/Manjaro：pacman -S verialtor
• macOS（Homebrew）: brew install verilator
• 其他：编译安装

Warning

我们在OS实验中也使用过WSL，但我们此时不必再使用原来的Docker，可以在WSL上的Ubuntu直接执行对应命令而 不必 使用Docker Attach或在VSCode上attach到Docker之后再进行操作。

编译安装流程

推荐使用 tag v5.002 版本，比较稳定（不太推荐安装 master 版本）。Ubuntu用户可参考以下安装流程：

# Prerequisites:
sudo apt-get install git perl python3 make autoconf g++ flex bison ccache
sudo apt-get install libgoogle-perftools-dev numactl perl-doc
sudo apt-get install libfl2  # Ubuntu only (ignore if gives error)
sudo apt-get install libfl-dev  # Ubuntu only (ignore if gives error)
sudo apt-get install zlibc zlib1g zlib1g-dev  # Ubuntu only (ignore if gives error)

git clone https://github.com/verilator/verilator -b v5.002 --single-branch # Only first time

cd verilator

autoconf         # Create ./configure script
./configure      # Configure and create Makefile
make -j `nproc`  # Build Verilator itself (if error, try just 'make')
sudo make install

编译时间较长，i7 9750H配置下用时5分钟，耐心等待即可。

Warning

如果你在Windows下执行git clone，可能会因为换行符使用了\r\n导致错误，建议在WSL环境中完成或自行寻找其他解决方法。

部分运营商直连GitHub延迟较高，git https对RTT（往返延迟）非常敏感，如果想要以较快速度完成git clone可以配置SSH公钥，然后使用git ssh。

GTKWave

GTKWave, 波形图查看工具。

安装 GTKWave

GTKWave, vcd(value change dump)波形图文件查看器。Verilator 在 trace 过程中可以生成 vcd 文件，记录每个时钟下各个变量的数值，可利用 GTKWave 生成波形图进行查看。

对于Windows 11+WSL或Linux桌面用户：

sudo apt update
sudo apt install gtkwave

对于Windows 10用户：参见这里

对于macOS+Homebrew用户：

brew install gtkwave

使用说明

GTKWave总体界面和Vivado仿真界面相似，功能用法相近。现介绍一下基本用法，其他用法可自行探索或STFM。

在有 vcd 文件的目录中，利用 gtkwave [filename].vcd 进行查看。主界面如下：

模块内变量支持正则匹配，如下的 ctrlBlock.*mem_wen。

可通过工具栏的 view，进行自定义设置：

GTKWave信号处，可右键进行单独设置，可利用 insert Blank/Comment 进行分隔/分组查看：

提示：每次添加信号后，可以使用Ctrl+S保存，下次打开波形图使用gtkwave xxx.gtkw来打开波形图。

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1. Installation — Verilator 5.003 documentation ↩

2. 不同系统下对应的 verilator 版本：verilator package versions - Repology ↩

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Last update: 2023年1月3日