不会用FPGA仿真FLASH模型库？看看这个你就会了

一、 仿真模型的获取

本次使用的FLASH芯片为MICRON镁光公司的芯片，仿真模型可以到官网下载，具体下载步骤如下：

1. 搜索镁光官网，进入官网后，拉到最下面，点击蓝色字体SUPPORT；

2. 出现如下画面，点击红框中的蓝色字体Search sim models；

图1.1 support界面

3. 接下来选择自己所用的芯片类型，我这里用的是N25Q32，属于Serial NOR FLASH，因此在左边的筛选条件中选择Serial NOR FLASH，右边的搜索结果会出现所需要的仿真模型压缩包，点击download即可。

图1.2 模型筛选界面

二、 仿真模型初步处理

解压下载的压缩包后，会得到如下的几个文件：

图2.1 解压模型压缩包

其中code文件夹内是N25Qxxx.v文件，是仿真模型的顶层文件；include文件夹中包含一些N25Qxxx文件所需的include文件，用户可以在其中定义配置参数，从而改变仿真模型的特征；top文件夹中包含了一些模型本身仿真的文件，可以用来仿真器件。

关于配置参数，是在include文件夹中的UserData.h文件中进行用户参数配置，如图2.2，当我们需要使用其他器件时，可以将图中的N25Q032A13E换成所需器件名称，该名称在DevParam.h文件中已被定义，目前文件中已被定义的类型有N25Qxxx系列、MT25QLxxx系列、MT25QUxxx系列、MT25TUxxx系列、MT25TLxxx系列。下面是一些文件名定义和非易失存储器值的定义。

在DevParam.h文件中，包含了上述器件所有的器件端口以及属性定义，其中我所使用的N25Q032A13E器件的定义如图2.3所示，里面包含了仿真所需的端口定义以及相关信息，一般来说我们不需要修改，保持默认就好。

图2.2 UserData.h文件

图2.3 器件端口定义

三、 添加测试文件

通过添加信号激励，包括时钟信号、复位信号、行列信号以及控制信号等，完成测试文件的编写。要注意添加include文件以及glbl.v文件，添加方式在下文有介绍，并且添加仿真模型的端口信号以及define信号。如图3.1所示：

图3.1 仿真文件部分信号定义

四、 Modelsim编译error解决方法

1. modelsim找不到include文件

问题截图如下：

图4.1 找不到`include文件

原因有两点：

1、 由于存放仿真工程的目录下没有放置include文件夹；

2、 代码中引用include文件夹中的文件时，没有指定地址。

这两个原因都会造成modelsim软件在编译时，无法识别到include文件夹中的文件，从而报错。

解决方法：

a. 将include文件路径添加到引号中，这样可以让仿真软件能找到包含文件，如图4.2所示：

图4.2 修改include路径

要注意N25Qxxx模块中除了最上面有include，下面还有几十个，所以可以选择全部替换，将所有的路径进行修改。除了N25Qxxx文件，include包含文件中也存在include，所以它们也需要进行一一修改，直到modeisim编译通过。

b. 将include文件夹放在仿真工程目录下。如图4.3所示，将include文件夹放到仿真工程目录下，编译也可以通过。方法b较方法a更简单。

图4.3 文件夹存放位置

2. 错误提示：couldn’t execute “D：modeltech64_10.5win64sccom”:no such file or directory.即无法执行sccom文件，提示没有这样的文件，该文件为编译c语音的编译库文件。错误如图4.4所示：

图4.4 编译错误

出现这样的错误是因为，我们在添加文件到modelsim的过程中，可能会误把include文件夹中的.h文件添加进去，但是modelsim一般没有可以编译.h文件的库，除非下载一个相应的编译库，于是就出现了这个问题。但其实我们不需要添加.h文件到modelsim中，这是我在最开始做仿真时出现的问题，大家以后做仿真的时候可以注意下。

3. 非法输入输出端口。

错误提示如图4.5：

图4.5 非法端口连接

出现这样的错误是因为，HOLD_DQ3在N25Qxxx.v文件中的端口定义类型为inout，如图4.6所示：

图4.6 HOLD_DQ3端口类型

但是在测试顶层文件中，对该端口的赋值为1’b1，如图4.7所示，这样在编译时可以通过，但是在开始仿真时会报错。于是对该代码进行了修改，修改方式如图4.8所示，新建一个wire变量，将其作为三态门，连接到HOLD_DQ3，问题解决。

图4.7 源程序

图4.8 修改程序

五、 检查仿真结果

通过查阅芯片的用户手册，向FLASH芯片发送相关指令。DQ0信号为输入FLASH芯片信号，DQ1为FLASH芯片输出信号。

向flash芯片发送的第一个命令为0x06，功能为写使能，如图5.1，可以看到正常按照时序发送指令。

图5.1 写使能命令

第二个命令为擦除指令0xD8，以及制定写入Block的地址和写入数据容量大小等。如图5.2所示：

图5.2 擦除指令

第三个命令为读寄存器是否繁忙，指令为0x05，此时flash芯片将繁忙状态寄存器的值反馈，DQ1为反馈数据。如图5.3所示：

图5.3 检测是否繁忙

到此，便完成了FLASH芯片的仿真过程。

六、 心得体会

从开始的不会下载仿真模型到成功仿真出结果，期间遇到了很多问题，但是把一个一个的问题进行解决，坚持下去，也就没什么了。遇到问题及时咨询同事，多去网上查查资料，要敢于尝试，可能会走弯路，但是就算这次做错了，那下次就不会再犯相同的错误了。

各位FPGA爱好者们，我后续还会更新一些在学习FPGA的过程中总结的心得，欢迎大家一起学习讨论。如果本篇文章中有你不理解的地方，欢迎找我提问！