無償ツールで実践する「ハード・ソフト協調検証」(6) ―― 協調シミュレーションを実行する
無償のSystemVerilog対応シミュレータと無償のFPGA用オンチップ・バス・モデルを用いて，ハードウェア・ソフトウェア協調検証の一手法について解説する連載の第6回である．今回は，SystemVerilogコードとC言語プログラムをそれぞれコンパイルし，協調シミュレーションを実施する．また，ここで作成したSystemVerilogコードを，SOPC Builderのライブラリとして使えるように修正する．（編集部）
| 技術解説シリーズ「無償ツールで実践する『ハード・ソフト協調検証』」 第1回 SystemVerilogのDPI-C機能 第2回 テスト・プログラムはC言語で書く 第3回 Avalonインターフェースと検証用モデル 第4回 SystemVerilog側のDPI-Cの記述を作成する 第5回 テスト・プログラムの作成とBFMのコードの生成 |
12．シミュレーションの準備
では，シミュレーションの準備を行います．SOPC Builderが生成したシミュレーション用ディレクトリ（Quartus IIを起動したディレクトリにavalon_bfm_simというディレクトリが生成される）に，以下のファイルを解凍して配置してください．
Avalon_BFM_DPI_C.zipを展開すると，progというディレクトリが生成されます．このディレクトリに入っているのが，今回，Avalon BFMをDPI-Cで利用するために必要なファイルです．
シミュレーションを行うための最初の作業は，シミュレーション用コマンド・ファイル（set_sim.do）においてDPI-Cを利用できるようにすることです．set_sim.doをset_dpi_sim.doにコピーします（修正したset_dpi_sim.doファイルは，Avalon_BFM_DPI_C.zipを展開したprogディレクトリにも存在する）．
set_dpi_sim.doファイル内の以下の2点を変更します．
まず，vsimコマンドの引き数に"-sv_root prog -sv_lib dpi_main"と"tb_prog"を追加します．
| if { [ string match "*ModelSim ALTERA*" [ vsim -version ] ] } { alias _vsim { vsim -t ps +nowarnTFMPC -sv_root prog -sv_lib dpi_main -L lpm_ver -L sgate_ver -L altera_mf_ver -L altgxb_ver -L cycloneiv_pcie_hip_ver -L cycloneiv_hssi_ver test_bench tb_prog } } else { alias _vsim { vsim -t ps +nowarnTFMPC -sv_root prog -sv_lib dpi_main test_bench tb_prog } } |
"-sv_root prog"では，DPI-CのC言語側のオブジェクト・ファイルが存在するディレクトリ名を指定します．"-sv_lib dpi_main"では，DPI-CのC言語側のオブジェクト・ファイル名（ただし，拡張子は除く）を指定します．"tb_prog"では，DPI-CのSystemVerilog側のモジュール名をシミュレーションのトップ記述として指定します．
次に，vlogコマンドの引き数に"-sv"と"prog/tb_prog.sv"を追加します．
| vlog -sv +incdir+.. ../avalon_bfm.v prog/tb_prog.sv ; |
"-sv"では，コンパイルするファイルがSystemVerilogのコードであることを指定します．"prog/tb_prog.sv"では，DPI-CのSystemVerilog側のコードのファイル名を指定します．
13．SystemVerilogコードをコンパイルする
ModelSim AE 6.5b（ModelSim AEの概要については本連載の第8回で説明する予定）を起動し，プロジェクト・ファイル（avalon_bfm_sim.mpf）をロードし，set_dpi_sim.doマクロを実行します．set_dpi_sim.doマクロの実行が終了したら，コンパイル・コマンドs（set_dpi_sim.doマクロでaliasにて定義している）を実行し，関連するファイルをコンパイルします．
コンパイル後にシミュレーションが開始されますが，DPI-Cのライブラリが存在しないので，エラーで終了します．ここで一度，ModelSim AE 6.5bを終了します．
ModelSim AEでは，SystemVerilog側のDPI-Cに関連するコードをC言語側で利用できるようにするためのファイル（exportobj.obj）を生成する必要があります．このexportobj.objファイルを生成するには，MSYS（MSYSについても本連載の第8回で説明する予定）上でコマンドを実行します．
| % vsim -c -dpiexportobj prog/exportobj.obj test_bench tb_prog |
vsimコマンドをコマンド・ラインで実行しなければならないので，-cオプションを指定します．次の-dpiexportobjオプションはexportobj.objを生成するためのもので，引き数のprog/exportobj.objに生成されます．最後の"test_bench tb_prog"はSystemVerilog側のDPI-Cに関連するトップ記述を指定します．このコマンドを実行すると，prog/exportobj.objが生成されます．
14．C言語プログラムをコンパイルする
C言語プログラムのコンパイルには，MSYS/MinGWのgccを使います（MSYS/MinGWについては，本連載の第8回で説明する予定）．
まず，コンパイルします．
| % gcc -c dpi_main.c |
次はライブラリ化です．
% gcc -shared -o dpi_main.dll dpi_main.o exportobj.obj \/c/altera/91/modelsim_ase/win32aloem/mtipli.dll |
-sharedはライブラリを生成するためのオプションです．-o dpi_main.dllでは，生成するライブラリ名（dpi_main.dll）を指定します（Windowsのライブラリの拡張子は.dllである）．dpi_main.o exportobj.objはオブジェクト・ファイルです．/c/altera/91/modelsim_ase/win32aloem/mtipli.dllは，ModelSim AE 6.5bのライブラリ（mtipli.dll）を指定します．
