FPGA设计篇——波形绘制软件
- 写在前面
- 一、Visio
- 二、TimeGen
- 三、WaveDrom
- 写在最后
写在前面
在FPGA设计过程中，经常需要编写设计文档，其中，不可缺少的就是仿真波形的绘制，可以直接截取Vivado或者Modelsim平台实际仿真波形，但是往往由于信号杂乱无法凸显重点。因此，通过相应软件绘制波形，并予以标注，会更加直观。目前，常用的波形绘制软件有：Visio、TimeGen、WaveDrom等，本文主要介绍这三款软件波形图的绘制。
一、Visio
Visio软件用于波形绘制相较于后两者绘图可以达到一样的效果，但是在波形绘制过程中要做到信号名、信号波形边沿对齐等是比较繁琐的，而且需要搭配相应的图形包绘制起来才会更便捷（Visio常用波形图形包）。Visio绘制的时序波形如下图所示。
二、TimeGen
TimeGen软件的界面如下图所示。
该界面下的按键功能说明如下：
- 添加时钟信号：用于添加理想时钟该信号。选中该信号右键选择Edit Attributes可以设置信号名、信号名字体、信号名字号颜色、上升沿触发（Rising Edge ）还是下降沿触发（Falling Edge）、时钟信号占空比（Clock Duty）以及该时钟信号的时钟宽度是默认时钟宽度的几倍（Clock）等；
- 添加电平信号： 用于添加位宽为1的电平信号。与时钟信号一致，选中该信号右键选择Edit Attributes可以设置各个参数；
- 添加多比特信号：用于添加位宽为多比特的信号；
- 添加空信号：在选中信号的上一行添加一个空信号（即占一个信号的高度）；
- ASCII波形输出：用于输出整个时序波形的ASCII表示，可以直接复制粘贴到word文档中；
- 删除一个时钟周期：删除选中波形图中所有信号的最后一个时钟周期；
- 增加一个时钟周期：在最后一个时钟周期后面添加一个时钟周期；
- 增加时钟周期宽度：增加每个时钟周期的宽度；
- 减小时钟周期宽度：减小每个时钟周期的宽度；
- 增加信号高度：增加每个信号的高度；
- 减小信号高度：减小每个信号的高度；
- 减小信号之间间距：减小信号与信号之间的间距；
- 增加信号之间间距：增加信号与信号之间的间距；
- 选中信号：选中某个信号或者选中某个信号的某个时钟周期内的值；
- 转为高/低电平：将信号当前时钟周期的值转为高/低电平（选中后向上/向下拉）
- 转为高阻态Z：将信号当前时钟周期的值转为高阻态Z；
- 多位宽信号变化：用于设置多比特信号在上升沿或者下降沿处发生改变；
- 在某个时钟周期内添加数值：对信号某个时钟周期内的数值进行标注；
- 标注建立/保持时间：标注建立时间/保持时间（两种不同的标注形式，一种是双向箭头，一种是两个单向箭头）；
- 添加信号箭头标注：在不同信号的不同时钟之间添加箭头标注；
- 省略符：添加省略符，用于表示信号一段时间内保持该值；
- 填充颜色：填充颜色，右击可切换填充色；
- 清除填充颜色：清除填充颜色；
TimeGen绘制的时序波形如下图所示。
三、WaveDrom
WaveDrom是一种基于js的时序图工具，与前两者相比，没有便捷的工具栏直接绘制波形图，通过js语言进行绘制，绘制的波形图也较为美观。其基本语法如下：
{signal: [
// 信号1
{name: '信号名1', wave: '波形'},
// 信号2
{name: '信号名2', wave: '波形'},
// 信号...
],
"config" : { "hscale" : 信号宽度 }
}
这里波形绘制主要有两个主要参数：信号名与波形。这里波形的控制常用语法如下表所示：
| 符号 | 功能 |
|---|---|
| . | 将先前的状态再延迟一个时钟周期 |
| p | 以上升沿开始的一个时钟周期 |
| P | 以上升沿开始的一个时钟周期（上升沿带箭头） |
| n | 以下降沿开始的一个时钟周期 |
| N | 以下降沿开始的一个时钟周期（下降沿带箭头） |
| x | 不定态波形 |
| z | 高阻态波形 |
| u | 虚线高阻态波形 |
| d | 虚线低电平 |
| l | 理想波形的低电平 |
| h | 理想波形的高电平 |
| L | 理想波形的低电平（在变为低电平处带箭头） |
| H | 理想波形的高电平（在变为高电平处带箭头） |
| 0 | 理想波形的低电平 |
| 1 | 理想波形的高电平 |
| 2 | 多比特数据（背景白色） |
| 3 | 多比特数据（背景黄色） |
| 4 | 多比特数据（背景橙色） |
| 5 | 多比特数据（背景蓝色） |
| 6 | 多比特数据（背景天青色） |
| 7 | 多比特数据（背景绿色） |
| 8 | 多比特数据（背景紫色） |
| 9 | 多比特数据（背景粉色） |
| = | 多比特数据（背景白色），与“2”功能一致 |
| ∣ | ∣ | 省略符 |
WaveDrom软件绘制的时序波形如下图所示。
{signal: [
{name: 'clk', wave: 'P.......'},
{name: 'a' , wave:'010...10'},
{name: 'b' , wave:'0.1...0.'},
{name: 'c' , wave:'01.0....'},
],
"config" : { "hscale" : 1 }
}
写在最后
在本文中，我们学习了Visio、TimeGen、WaveDrom三种可以用于绘制时序波形图的软件的基本用法，三种软件各有长处，可根据自己喜欢的绘图风格学习其一，个人比较推荐WaveDrom。
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