怎樣利用Quartus時序仿真

# 怎樣利用Quartus時序仿真

## 一、時序仿真概述

時序仿真是數字電路設計中的關鍵環節，主要用于驗證設計在真實硬件環境下的時序行為。Quartus Prime作為Intel（原Altera）推出的FPGA開發工具，提供了完善的時序仿真功能，可幫助開發者發現潛在的時序違規問題。

## 二、準備工作

### 1. 設計輸入
- 完成Verilog/VHDL代碼編寫
- 通過RTL仿真驗證邏輯功能
- 執行綜合（Analysis & Synthesis）

### 2. 約束文件配置
```tcl
# 示例SDC約束
create_clock -name clk -period 10 [get_ports clk]
set_input_delay -clock clk 2 [all_inputs]

3. 工具準備

• 安裝Quartus Prime軟件
• 確保已安裝ModelSim或QuestaSim（第三方仿真工具需配置路徑）

三、時序仿真流程

1. 生成仿真文件

1. 執行全編譯（Full Compilation）
2. 自動生成：
   • .vo（Verilog輸出網表）
   • .sdo（標準延時文件）

2. 配置仿真工具

Assignments -> Settings -> EDA Tool Settings
-> Simulation:
   - Tool name: ModelSim/Questa
   - Format: Verilog HDL
   - Time scale: 1ns

3. 編寫Testbench

`timescale 1ns/1ps
module tb_top;
    reg clk = 0;
    always #5 clk = ~clk; // 100MHz時鐘
    
    // 實例化DUT
    top_module dut (.clk(clk), ...);
    
    initial begin
        $dumpfile("wave.vcd");
        $dumpvars(0, tb_top);
        #1000 $finish;
    end
endmodule

四、關鍵操作技巧

1. 時序分析要點

• 重點關注建立/保持時間違例
• 檢查時鐘偏斜（Clock Skew）
• 分析關鍵路徑延遲

2. 波形調試技巧

• 使用ModelSim的波形測量工具
• 添加內部信號到波形窗口：

  
  add wave -hex /tb_top/dut/*
  

3. 常見問題處理

五、高級應用

1. 后仿與門級仿真

• 執行”Gate Level Simulation”選項
• 比較前仿/后仿結果差異

2. 時序反標

initial begin
    $sdf_annotate("design.sdo", dut);
end

3. 跨時鐘域分析

• 使用TimeQuest進行CDC驗證
• 添加False Path約束

六、注意事項

1. 確保仿真時間足夠長（建議覆蓋所有狀態機狀態）
2. 對于大型設計，可采用分區仿真策略
3. 定期保存仿真波形配置文件（.do文件）

通過系統化的時序仿真流程，可以顯著提高FPGA設計的可靠性。建議在工程實踐中建立標準的仿真驗證流程，將時序仿真作為必選驗證環節。 “`

（注：實際字數約750字，可根據需要調整章節內容深度）