SystemC学习笔记(三) - 查看模块的波形

简述

波形在Simulation/Emulation中地位十分重要，尤其是在研发初期，只能通过波形来查看软件hang住的位置。

对于TLM来说，查看波形一般是指查看pvbus上的transaction，而对于SystemC本身来说，查看波形就是使用Gtkwave或其他EDA工具，查看Module的input/output的时序输入/输出，其本质和硬件设计的Verilog/VHDL的波形基本一样。

工具准备

我在MacOS下使用的是GtkWave来查看生成的波形，systemc里一般使用vcd文件来记录波形。

GtkWave在MacOS下的安装非常简单，直接brew即可：

brew install gtkwave

测试代码

代码准备

下面代码的主体实际是gpt生成的，主要修改了一些编译的bug。

整个代码逻辑非常简单，就是一个timer模块，输入是1ns周期的clk，输出是根据clk，每15ns为一个周期，高电平输出5ns，低电平输出15ns。

具体的代码含义已经在注释中，不再赘述。

sc_create_vcd_trace_file是用于抓取信号vcd波形的接口。

#include <systemc.h>

SC_MODULE(timer)
{
    sc_in_clk clk;      // 输入时钟信号
    sc_out<bool> pulse; // 输出脉冲信号

    SC_CTOR(timer)
    {
        // 在时钟上升沿触发的进程
        SC_THREAD(process);
        sensitive << clk.pos();
    }

    // 进程定义
    void process()
    {
        while(true) {
            pulse.write(true);  // 输出高电平
            wait(5, SC_NS);     // 等待5ns（即1个clk周期）
            pulse.write(false); // 输出低电平
            wait(10, SC_NS);    // 等待10ns（即1个clk周期）
        }
    }
};

int sc_main(int argc, char *argv[])
{
    sc_clock clk("clk", 1, SC_NS); // 创建1ns周期的时钟信号
    timer t("timer");              // 创建timer模块实例
    sc_buffer<bool> pulse_out;

    // 将时钟信号连接到timer模块
    t.clk(clk);
    // 将pulse_out信号连接到timer模块
    t.pulse(pulse_out);

    // 输出脉冲信号绑定到名为"pulse"的终端
    sc_trace_file *tf = sc_create_vcd_trace_file("timer");
    sc_trace(tf, t.clk, "clk");
    sc_trace(tf, t.pulse, "pulse");

    // 开始仿真
    sc_start(50 * 10, SC_NS); // 仿真50*10个clk周期

    // 关闭波形文件
    sc_close_vcd_trace_file(tf);

    return 0;
}

编译执行

如下，按照正常的编译执行：

执行完.x文件后，目录下生成了一个vcd文件。

查看波形

用gtkwave打开vcd文件，选取clk和pulse信号，查看其输出，发现和代码设计一致，说明我们代码写的没问题 😃

btw: GtkWave在Windows下速度超级拉胯，在MacOS下速度竟然很流畅，有点意外。。。。可能GtkWave原本是为Unix系统设计的？？