Liste des logiciels recommandés

Pour avoir un environnement de simulation complet, vous pouvez utiliser les logiciels suivants :

• GHDL : simulateur VHDL.
• GTKWave : affichage de chronogrammes.
• cocotb : environnement de test.
• GTKTerm : émulateur de terminal pour port série.
• Logisim-evolution : simulateur de circuits logiques.
• La chaîne de compilation GCC pour les processeurs RISC-V.

sudo apt install gcc make perl linux-headers-686

Installation sous GNU/Linux

Les instructions d’installation on été testées sous Ubuntu 19.10, Ubuntu 20.04 et Debian 10.3.

GHDL

Sous Ubuntu 19.10, Debian 10.3, ou des versions ultérieures, exécutez la commande suivante dans un terminal :

sudo apt install ghdl-llvm

Pour les versions précédentes d’Ubuntu, à partir de la version 18.04, GHDL peut s’installer de la manière suivante :

wget http://fr.archive.ubuntu.com/ubuntu/pool/universe/g/ghdl/ghdl_0.35+git20181129+dfsg-4ubuntu1_amd64.deb
wget http://fr.archive.ubuntu.com/ubuntu/pool/universe/g/ghdl/ghdl-llvm_0.35+git20181129+dfsg-4ubuntu1_amd64.deb
sudo dpkg -i ghdl_0.35+git20181129+dfsg-4ubuntu1_amd64.deb
# Cette commande se termine avec une erreur mais elle sera réparée par la commande suivante
sudo dpkg -i ghdl-llvm_0.35+git20181129+dfsg-4ubuntu1_amd64.deb
sudo apt -f install

GtkWave et CocoTB

Ces commandes installent les outils de test et d’affichage des chronogrammes :

sudo apt install gtkwave python3 python3-dev python3-tk python3-pip make gcc
sudo update-alternatives --install /usr/bin/python python /usr/bin/python3 10
sudo pip3 install cocotb

Logisim-evolution

Logisim-evolution est distribué sous la forme d’un fichier jar à copier dans /opt :

sudo apt install default-jre
sudo wget -P /opt https://github.com/reds-heig/logisim-evolution/releases/download/v3.3.0/logisim-evolution-3.3.0-all.jar

Outil de gestion de version

Installer git à l’aide du gestionnaire de paquets :

sudo apt install git

Éditeur de texte

Cette commande installe l’éditeur Gedit. Vous pouvez en installer un autre selon vos préférences.

sudo apt install gedit gedit-plugins

Outils de compilation pour l’architecture RISC-V

Disponible seulement à partir d’Ubuntu 19.10.

sudo apt install gcc-riscv64-unknown-elf

Terminaux pour ports série

Cette commande installe trois logiciels terminaux pour ports série, graphiques ou en ligne de commande :

sudo apt install gtkterm minicom picocom

Tester l’installation de GHDL et cocotb

Créer les dossiers de travail :

mkdir -p ghdl-demo/src
mkdir -p ghdl-demo/tests

Nous utiliserons les trois fichiers suivants :

• L’entité VHDL à tester : ghdl-demo/src/InToOut.vhd

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity InToOut is
    port(
        x : in std_logic;
        y : out std_logic
    );
end InToOut;

architecture Behavioral of InToOut is
begin
    y <= x;
end Behavioral;

• Le banc de test cocotb, en Python : ghdl-demo/tests/test_intoout.py

import cocotb
from cocotb.triggers import Timer

import tkinter as tk
from datetime import datetime, timedelta

led_color_on  = "lime"
led_color_off = "dark slate gray"

refresh_time = timedelta(milliseconds=40)

class Gui:
	def __init__(self, dut):
		self.dut = dut

		self.root = tk.Tk()
		self.root.protocol("WM_DELETE_WINDOW", self.on_close)

		btn = tk.Button(self.root, text="Click here")
		btn.pack(side=tk.TOP)
		btn.bind("<ButtonPress>", self.on_press)
		btn.bind("<ButtonRelease>", self.on_release)

		self.canvas = tk.Canvas(self.root, width=100, height=100, bg="black", relief="flat")
		self.canvas.pack(side=tk.BOTTOM)
		self.led = self.canvas.create_oval(10, 10, 90, 90, fill=led_color_off)

		self.state = 0
		self.closed = False
		self.last_update = datetime.now()

	def on_close(self):
		self.root.quit()
		self.closed = True

	def on_press(self, evt):
		self.state = 1

	def on_release(self, evt):
		self.state = 0

	def update(self):
		t = datetime.now()
		delta = t - self.last_update

		if delta >= refresh_time:
			self.last_update = t
			self.dut.x = self.state
			self.canvas.itemconfig(self.led, fill=led_color_on if self.dut.y.value.binstr == '1' else led_color_off)

		self.root.update()

@cocotb.test()
def run(dut):
	gui = Gui(dut)

	dut.x = 0

	while not gui.closed:
		yield Timer(250, "us")
		gui.update()

• Le fichier de configuration et de lancement du banc de test : ghdl-demo/tests/Makefile

SRCDIR = $(PWD)/../src
VHDL_SOURCES = $(SRCDIR)/InToOut.vhd
TOPLEVEL = intoout
MODULE = test_intoout
SIM = ghdl
SIM_ARGS = --wave=InToOut.ghw
export COCOTB_REDUCED_LOG_FMT = 1

include $(shell cocotb-config --makefiles)/Makefile.inc
include $(shell cocotb-config --makefiles)/Makefile.sim

Dans un terminal, déplacez-vous vers le dossier ghdl-demo/tests à l’aide de la commande cd, puis exécutez la commande make. Dans la machine virtuelle que nous fournissons, les fichiers sont déjà présents :

cd ghdl-demo/tests
make

Une fenêtre tk doit s’afficher. Chaque pression sur le bouton met à '1' l’entrée x de l’entité InToOut. Sous le bouton, un disque coloré se met au vert lorsque la sortie y vaut '1'.

Après avoir fermé la fenêtre tk, affichez les chronogrammes :

gtkwave InToOut.ghw

Dans les panneaux de gauche, sélectionnez les signaux x et y. Réglez le niveau de zoom pour observer leurs variations sur toute la durée de simulation.