波形文件(wlf,vcd,fsdb,shm,vpd)的区别，及如何生成 -一个渣渣

在verilog和systemverilog等逻辑仿真的过程中，最关心的就是最后生成的波形是如何，我们才能根据波形去具体分析。但是往往会根据各个公司和各个平台工具的不同，会产生不同的波形文件，那么不同的波形文件，有什么不同？接下来会分别进行描述。并且对主要用到两种波形文件，如何生成及语法做简要介绍。

通常不同的仿真工具产生的不同波形文件主要有这些，WLF(Wave Log File)、VCD(Value Change Dump)文件，fsdb(Fast Signal DataBase)、shm、vpd。

1.WLF (Wave Log File)

Mentor Graphics 公司Modelsim支持的波形文件。

在modelsim波形窗口观察波形时，仿真结束时都会生成一个*.wlf的文件(默认是vsim.wlf)，可以用modelsim直接打开，命令如下：

vsim -view vsim.wlf -do run.do

其中，run.do中的内容为要查看的波形信号。

这个wlf文件只能由modelsim来生成，也只能通过modelsim来显示。不是一个通用的文件格式。

2.VCD（Value Change Dump）

IEEE1364标准(Verilog HDL语言标准)中定义的一种ASCII文件，是通用的文件格式。

它主要包含了头信息，变量的预定义和变量值的变化信息。正是因为它包含了信号的变化信息，就相当于记录了整个仿真的信息，我们可以用这个文件来再现仿真，也就能够显示波形，但是波形文件会很大。因为VCD是 Verilog HDL语言标准的一部分，因此所有的verilog的仿真器都能够查看该文件，允许用户在verilog代码中通过系统函数来dump VCD文件。

我们可以通过modelsim 命令来dump VCD文件，这样可以扩展到VHDL中。具体的命令：

vcd file myfile.vcd
vcd add /test/dut/*       #  生成一个含dut下所有信号的VCD数据信息）
vsim -vcdstim myfile.com  #  使用VCD来进行仿真 ）
test;add wave /*;run -all;

特别说明的一点是，正是因为VCD记录了信号的完整变化信息，我们还可以通过VCD文件来估计设计的功耗，而这一点也是其他波形文件所不具备的。Encounter 和 PrimeTime PX （Prime Power）都可以通过输入网表文件，带功耗信息的库文件以及仿真后产生的VCD文件来实现功耗分析。

3.FSDB (Fast Signal DataBase)

Spring Soft （Novas）公司 Debussy / Verdi 支持的波形文件，一般较小，使用较为广泛，其余仿真工具如ncsim，modlesim 等可以通过加载Verdi 的PLI （一般位于安装目录下的share/pli 目录下）而直接dump fsdb文件。

fsdb文件是verdi使用一种专用的数据格式，类似于VCD，但是它是只提出了仿真过程中信号的有用信息，除去了VCD中信息冗余，就像对VCD数据进行了一次huffman编码。因此fsdb数据量小，而且会提高仿真速度。我们知道VCD文件使用verilog内置的系统函数来实现的，fsdb是通过verilog的PLI接口来实现的，例fsdbDumpfile, fsdbDumpvars等。示例如下：

//testbench中加入内容：

initial
begin
$fsdbDumpfile("*.fsdb");  //*代表生成的fsdb的文件名
$fsdbDumpvars(0,**);    //**代表测试文件名
end

4.shm

Cadence公司 NC verilog 和Simvision支持的波形文件，实际上 .shm是一个目录，其中包含了.dsn和.trn两个文件。使用NC Verilog 对同一testcase和相同dump波形条件的比较，产生shm文件的时间最短（废话，本来就是一个公司的），产生vcd文件的时间数倍于产生shm和 fsdb的时间。在笔者测试的例子中，产生的fsdb文件为十几MB，shm文件为几十MB，而vcd文件则要几个GB的大小。

5.vpd

Synopsys公司 VCS DVE支持的波形文件，可以用$vcdpluson产生。

6. 其余波形文件

就是各家不同的仿真或调试工具支持的文件类型，互不通用，但基本都可以由VCD文件转换而来（其实就是VCD文件的压缩版，因为只取仿真调试需要的数据，所以文件大小要远小于原始VCD文件），有的还提供与VCD文件的互转换功能。

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Verilog提供一系列系统任务用于记录信号值变化，常见的格式有vcd,fsdb等。

接下来对这两种波形文件的生成及语法做一个简要介绍：

1.VCD

Dump VCD格式

$dumpfile("file.dump"); 打开一个VCD数据库用于记录
$dumpvars(level,start_module); 要记录的信号，level=0表示记录所有
$dumpflush; 将VCD数据保存到磁盘（不明白）
$dumpoff; 停止记录
$dumpon; 重新开始记录
$dumplimit(); 限制VCD文件的大小(以字节为单位）
$dumpall; 记录所有指定的信号值

用法：

initial
begin
$dumpfile (“verilog. dump”);
$dumpvars (0, testfixture);
end

关于 VCD $dumpvars 的用法:

$dumpvars; // Dump所有层次的信号
$dumpvars(1, top); // Dump top模块中的所有信号
$dumpvars(2, top.u1); // Dump实例top. u1及其下一层的信号
$dumpvars(0, top.u2, top.u1.u13.q); // Dump top.u2及其以下所有信号，以及信号top.u1.u13.q。
$dumpvars(3, top.u2, top.u1); // Dump top.u1和top.u2及其下两层中的所有信号。

2.fsdb

fsdbDumplimit - 限制FSDB 文件size 
$fsdbDumpvars([<level>], <scope | signal>*)

fsdbDumpfile - 指定FSDB 文件名
$fsdbDumpfile(“<FSDB name>”)

fsdbSwitchDumpFile - 将dumping 切换到另一个FSDB 文件
$fsdbSwitchDumpFile(“<new FSDB name>”)

fsdbAutoSwitchDumpfile - 限制文件大小并在数据量过大时自动创建新的FSDB 文件
$fsdbAutoSwitchDumpfile(<file size>, “<FSDB name>”,< number of file>)

fsdbDumpMem - Dump 指定的memory 的内容
$fsdbDumpMem(<reg name>, [<start addr>, [<size>]])

$fsdbDumpon - 打开 FSDB dumping
$fsdbDumpoff - 关闭 FSDB dumping

1). 一个自由开关FSDB 的方法有时候要运行很长时间的仿真，但是关心的波形却只是其中一小段。这个时候怎么来开关波形，使文件不至于太过庞大呢？这里介绍一个方法。示例仅供参考，大家可以结合实际应用创造出更加多样的变化来。

$fsdbAutoSwitchDumpfile，<file size>表示文件大小，单位MB；<FSDB name>表示文件前缀名，生成dump文件后，会在后面自动加001，002,一直到最大<number of file>，即<number of file>表示文件个数，就会返回到开始覆盖000开始的文件，一直循环。

$fsdbDumpfile，<FSDB name>表示文件前缀名字，不约束文件大小，只会生成一个文件，知道运行结束为止。

$fsdbDumpvars，<level>表示仿真深度，<scope | signal>*表示具体dumo的模块，具体可以参考VCD $dumpvars 的用法，如果有更多的模块，可以在后面继续加。

initial begin
$fsdbAutoSwitchDumpfile(<file size>, “<FSDB name>”,<number of file>);
//$fsdbDumpfile(“<FSDB name>”)
$fsdbDumpvars([<level>], <scope | signal>*);
$fsdbDumpvars([<level>], <scope | signal>*);
// 条件表达式1
$fsdbDumpoff;
// 条件表达式2
$fsdbDumpon;
End

2). 我们比较常用的一般还有$value$plusargs 这个task，在test_top 中：

通过脚本在run的时候把casename传递进去(给vcs/nc SIM_ARG:+casename=$Testcase_name.fsdb)

如果同时跑多个testcase 的时候可以同时dumpfsdb，另外就是跳过一些时间开始。

具体解析可以跳转链接<详解$test$plusargs和$value$plusargs>

$value$plusargs("casename=%s",casename)
dump（SIM_ARG: +time=$start_time)
$value$plusargs("time=%d",skip)
#skip

3). project 中每个人关注的module 不同，为了频繁去修改test_top 的dump，一般也会把需要dump 的内容用dumplist的file 来实现。

$fsdbDumpvarsToFile("dump.list");
比如dump.list 内容 #用于注释）
0 test_top
#1 test_top
#0 test_top.dut
#0 test_top.dut.m1
#0 test_top.dut.m2

用的时候一般是在test_top.v 添加相关的语句：

reg [100:0] casename;
integer skip, i;
initial begin
if( $test$plusargs("dumpfsdb") ) begin
if( $value$plusargs("time=%d", skip) )
#skip;
if( $value$plusargs ("casename=%s",casename) )
$fsdbAutoSwitchDumpfile(300, casename, 30);
else
$fsdbAutoSwitchDumpfile(300,"./test_top.fsdb",40);
$fsdbDumpvarsToFile("dump.list");
end
end