VCS使用Makefile教程

在从事IC验证工作的过程中，其实最开始的一步不是写什么test plan或者说verification of structure，而是应该知道makefile怎么写，先写出一个通用，基础的编译仿真脚本，可能会让你编译仿真轻松一点。
这份Makefile使用教程仅是基础版，不涉及复杂编译环境

一、VCS编译的四个步骤

预处理—>编译—>汇编—>链接
在这里插入图片描述
1、预处理（Pre-processing）：
先将Verilog/SystemVerilog文件转化为C文件
2、编译：
生成目标文件
3、链接：
生成可执行文件

二、程序的编译和链接

要得到最后可执行的程序，首先要把源文件编译成中间代码文件，在Windows 下也就是 .obj 文件，UNIX\Linux 下是 .o 文件，即Object File，编译（compile）。再把大量的Object File 合成执行文件，链接（link）。

编译时，编译器需要的是语法正确，函数与变量的声明正确。对于后者，通常是你需要告诉编译器头文件的所在位置，只要所有的语法正确，编译器就可以编译出中间目标文件。一般来说，每个源文件都应该对应于一个中间目标文件（O 文件或是OBJ 文件）。

链接时，主要是链接函数和全局变量。链接器并不管函数所在的源文件，只管函数的中间目标文件（Object File）。

在大多数时候，由于源文件太多，编译生成的中间目标文件太多，而在链接时需要明显地指出中间目标文件名，这对于编译很不方便，所以，通常要给中间目标文件打个包，在Windows 下这种包叫“库文件”（Library File)，也就是 .lib 文件，在UNIX 下，是Archive File，也就是 .a 文件。

三、Makefile 是什么

GNU make是一个命令工具，是一个用来控制软件构建过程的自动化管理工具。Make工具通过称为Makefile的文件来完成并自动维护编译工作,由Richard Stallman 与Roland McGrath设计开发。

Makefile是用于自动编译和链接的，一个工程有很多文件组成，每一个文件的改变都会导致工程的重新链接，但是不是所有的文件都需要重新编译，Makefile中记录有文件的信息，在make时会决定在链接的时候需要重新编译哪些文件。

make命令格式：make [-f Makefile] [option] [target]

在terminal中可以敲入以下命令：
#make target #make #make clean （伪目标）

Makefile的宗旨就是：让编译器知道要编译一个文件需要依赖其他的哪些文件。当那些依赖文件有了改变，编译器会自动的发现最终的生成文件已经过时，而重新编译相应的模块。

makefile带来的好处就是—“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。

四、Makefile的使用

4.1 Makefile的文件名
默认的情况下，make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为“GNUmakefile”、“makefile”、“Makefile”的文件，找到了解释这个文件。在这三个文件名中，最好使用“Makefile”这个文件名，因为，这个文件名第一个字符为大写，这样有一种显目的感觉。最好不要用“GNUmakefile”，这个文件是GNU的make识别的。有另外一些make只对全小写的“makefile”文件名敏感，但是基本上来说，大多数的make都支持“makefile”和“Makefile”这两种默认文件名。

当然，你可以使用别的文件名来书写Makefile，比如：“Make.Linux”，“Make.Solaris”，“Make.AIX”等，如果要指定特定的Makefile，你可以使用make的“-f”和“–file”参数，如：make -f Make.Linux或make --file Make.AIX。

4.2 Makefile里有什么
Makefile里主要包含了五个东西：显式规则、隐含规则、变量定义、
文件指示和注释。
1、显式规则。显式规则说明了，如何生成一个或多的的目标文件。这是由
Makefile的书写者明显指出，要生成的文件，文件的依赖文件，生成的命令。
如： foo.o : foo.c defs.h 依赖关系
gcc -o foo.o foo.c 生成目标的方法（方式）

2、隐含规则。由于我们的make有自动推导的功能，所以隐晦的规则可以让
我们比较粗糙地简略地书写Makefile，这是由make所支持的。
如： foo.o : foo.c (.o文件自己推导出同名的依赖文件.c.)

3、变量的定义。在Makefile中我们要定义一系列的变量，变量一般都是字符串，这个有点像C语言中的宏，当Makefile被执行时，其中的变量都会被扩展到相应的引用位置上。
如：H: =foo.c gcc -o foo.o $(H) （赋值可以用: =也可以直接用 =）

4、文件指示。其包括了三个部分，一个是在一个Makefile中引用另一个Makefile，就像C语言中的include一样；另一个是指根据某些情况指定Makefile中的有效部分，就像C语言中的预编译#if一样；还有就是定义一个多行的命令。

5、注释。Makefile中只有行注释，和UNIX的Shell脚本一样，其注释是用“#”字符，这个就像C/C++，Java中的“//”一样。

在Makefile中的命令，必须要以[Tab]键开始。

4.3 定义变量和引用变量

变量的定义和应用与Linux环境变量一样，变量名要大写，变量一旦定义后，就可以通过将变量名用圆括号括起来，并在前面加上“$”符号来进行引用。

变量的主要作用：
1、保存文件名列表
2、保存可执行命令名，如编译器
3、保存编译器的参数

变量一般都在makefile的头部定义。按照惯例，所有的makefile变量都应该是大写。

4.4 Makefile的规则
target … : dependencies …
command
…

target也就是一个目标文件，可以是Object File，也可以是执行文
件。还可以是一个标签（Label）。
dependencies就是依赖文件，要生成那个target所需要的文件或是目标。
command也就是make需要执行的命令。（任意的Shell命令，可以有若干行）

Command必须以Tab键开头。否则，make就会显示出错信息。如果某一命令行太长可以分作两行，用反斜杠(\)连接。也可以跟目标和依赖文件在一行，不过要以 ; 隔开。

在makefile执行时，make 带有参数“-n”或”-just-print”,那么其就只会显示命令，不执行命令。这个功能有利于我们调试Makefile,看看我们书写的命令执行起来是什么样子的或是什么顺序的。

4.5 伪目标

目标“.PHONY”的所有的依赖被作为伪目标。伪目标时这样一个目标：当使用make命令行指定此目标时，这个目标所在规则定义的命令、无论目标文件是否存在都会被无条件执行。

五、Makefile仿真

VCS对verilog模型进行仿真包括两个步骤：

编译verilog文件成为一个可执行的二进制文件
运行该可执行文件：./simv

以下是其他博主做的vcs命令的整理，在这里就不再赘述了，有需要请自行查看
vcs编译命令
vcs仿真命令

5.1 Makefile example
在每一行前面需要加上tab，而不是空格，不用tab会报错

.PHONY : comp sim clean 
//当使用make命令行指定此目标时，这个目标所在规则定义的命令、无论目标文件是否存在都会被无条件执行。
PROJECT = xxx
UVM_VERBOSITY = UVM_LOW
DEBUG = -debug/-debug_all/-debug_pp (在这里可以对debug的命令进行选择)
-debug    —— （对应TB中的$vcdpluson加载波形函数）使能DVE、VERDI波形调试和UCLI命令行调试等；
-debug_all  —— 使能所有的debug调试功能；
-debug_pp  —— 同-debug_all，但是更加节约资源；
CM_PATH = XXX 指定覆盖率文件放置的路径comp : 
(tab) vcs \
(tab) -ucli \ 使能UCLI命令
(tab) -lca \ vcs参数，表示使用vcs“用户限制使用”功能，即vcs提供的一些功能，但该功能还未经过充分验证。
(tab) -kdb \ Knowledge Database (KDB),生成kdb.elab++，位于simv.daidir目录下
(tab) -sverilog \  编译支持SystemVerilog语法;
(tab) +v2k \ 编译支持Verilog—2001语法;
(tab) -timescale=time_unit/time_precision \ 添加仿真时间单位、精度；
(tab) $(DEBUG) \
(tab) -ntb_opts uvm \ —— 常用参数uvm，这里表示加载uvm库文件
(tab) -f filename  \   —— 指定源文件的路径名列表
(tab) -cm line|cond|fsm|tgl|branch|assert —— 覆盖率收集，常用命令 -cm line+cond+fsm+tgl
(tab) -cm_dir $(CM_PATH) \  —— 指定覆盖率文件放置的路径
(tab) +vcs+lic+wait \—— 当所有的license都不可用时，等待vcs的license
(tab) -full64 \ 以64位模式编译设计并创建64位可执行文件用于64位模式下的模拟,如果不加上这个option，在仿真时，当出现内存超过4GB时，仿真会停止，但出现内存超过4GB可能是正常现象。
(tab) -o $(PROJECT)   \  ——指定编译后产生的文件名，默认编译后的文件名为simv,在这为PROJECT指定的名字
(tab) -l compile.log \ 生成编译的日志sim ： 
(tab)./simv \
(tab)+fsdb+autoflush \  # 命令行参数autoflush，一边仿真一边dump波形，如果没有该参数，那么不会dump波形，需要在ucli命令run 100ns后键入fsdbDumpflush才会dump波形
(tab)-l sim.logclean	:rm -rf *.log simv *.daidir csrc *.key DVEfiles *.vpd