集成电路设计CAD_EDA工具实用教程11-数字电路验证方法
Cadence数字集成电路版图设计与验证 实验指导书 (电子科技大学)
数字集成电路版图设计与验证实验指导书电子科技大学微电子与固体电子学院实验名称数字集成电路版图设计与验证一、实验目的与意义随着IT产业的迅猛发展，微电子集成电路在通讯、计算机及其他消费类电子产品中的重要地位日益突出，而IC的生产和设计技术水平是决定IC芯片性能的两大要素。
该实验是正向设计中电路仿真完成之后、工艺制版之前的必须环节，与其他实验相结合，可以使学生对当前国际主流的IC设计技术流程有较完整的认识。
本实验是基于微电子技术应用背景和《微电子集成电路》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。
其目的在于：•根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的数字集成电路版图设计，掌握基本的IC版图布局布线技巧。
•学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行版图的自动布局布线设计与验证。
通过该实验，使学生掌握数字专用集成电路版图设计的流程，加深对课程知识的感性认识，增强学生的设计与综合分析能力，掌握自主进行数字集成电路版图设计与验证的基本方法，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。
二、实验原理2. 1 Cadence 环境的调入1、在UNIX 操作系统的Terminal窗口下→ cd user/userxxx/studname/Project→ icms& 或icfb&2、出现CIW(command Interpreter window)命令解释画面3、点选在CIW窗口的上面工具列Tools→Library Manager，会出现LM窗口LM(Library Manager)2. 2 建立新的Library1.点选LM窗口上面的工具列File→New→Library2.会产生New Library画面3.出现下图画面1.在name填上Library名称2.点选下面的OK4.出现Load Technology File窗口，添加工艺文件2.3 电路版图的自动布局布线2.3.1 启动Automatic Layout Tool1.打开已经设计完成的电路图Schemic2.点选 Tools --> Design Synthesis --> Device-Level Editor ，将弹出对话框，定义版图名，最好取与前面cell view 相同的名字。
数字电路仿真与验证
数字电路仿真与验证数字电路是现代电子技术的基础，广泛应用于计算机、通信和其他电子设备中。
数字电路的设计和验证是确保电路能够按照预期工作的关键步骤。
本文将介绍数字电路仿真与验证的重要性以及常用的方法和工具。
一、数字电路仿真的意义数字电路的设计过程复杂且耗时，因此在将其实际制造之前，必须通过仿真来验证其功能和性能。
数字电路仿真的主要目的是通过计算机模拟电路行为，检查其逻辑功能、时序性能和稳定性。
具体来说，仿真可以帮助设计师发现和解决潜在的问题，减少设计错误和重复制造的风险，提高电路设计的可靠性和效率。
二、数字电路仿真的方法1. 行为级仿真：行为级仿真是通过对数字电路的逻辑功能进行建模和测试。
在这种仿真方法中，电路的输入和输出通过逻辑信号表示，并在仿真器中进行模拟计算。
这种仿真方法可以验证电路是否满足设计要求，并帮助发现逻辑错误。
2. 时序级仿真：时序级仿真是针对时序电路设计的一种仿真方法。
时序电路涉及时钟信号和时序逻辑，需要确保电路正确地响应时钟的上升沿和下降沿。
时序级仿真可以验证时序电路的时序特性，包括信号延迟、时钟抖动和稳定性等。
3. 功能级仿真：功能级仿真可以对整个数字系统进行仿真，包括多个数字电路模块的集成。
通过功能级仿真，可以验证数字系统的整体功能和性能，以及各个模块之间的接口和通信。
三、数字电路仿真工具的选择1. SPICE仿真工具：SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种常用的模拟电路仿真工具，可以用于数字电路的仿真。
它可以帮助设计师验证电路的逻辑和模拟行为，并检查电路的时序特性。
2. HDL仿真工具：HDL（Hardware Description Language）仿真工具是专门用于数字电路设计的仿真工具。
常用的HDL语言包括VHDL （VHSIC Hardware Description Language）和Verilog HDL。
集成电路设计中的仿真与验证方法探讨
集成电路设计中的仿真与验证方法探讨集成电路设计是现代电子领域的重要组成部分，它涉及到数字电路、模拟电路以及外围电路的设计与实现。
在集成电路设计过程中，仿真和验证是至关重要的环节，它们可以有效地评估设计的正确性和功能性。
本文将探讨集成电路设计中的仿真与验证方法，以及其在电路设计中的应用。
一、仿真方法1.逻辑仿真逻辑仿真是集成电路设计中最常用的仿真方法之一。
它通过对电路的输入信号进行不同组合的测试，以验证电路的逻辑功能。
逻辑仿真可以帮助设计师在整个设计过程中快速检测逻辑错误，并进行相应的修改和优化。
常用的逻辑仿真工具包括ModelSim、Cadence等。
2.时序仿真时序仿真是用来验证电路的时序性能的仿真方法。
它考虑了电路中各个信号之间的时序关系，以确保电路在不同的时钟周期下能够正确地工作。
时序仿真可以帮助设计师发现电路中的时序问题，如时钟粉碎、时序冲突等。
常用的时序仿真工具包括HSPICE、Xilinx等。
3.功能仿真功能仿真是验证电路功能正确性的仿真方法。
它通过模拟电路的输入和输出行为，来验证电路是否按照设计要求正确地工作。
功能仿真可以帮助设计师发现电路中可能存在的功能缺陷，从而进行相应的修复和改进。
常用的功能仿真工具包括ModelSim、Cadence等。
二、验证方法数学验证是通过数学推导来验证电路的正确性和稳定性。
它可以通过建立电路的数学模型来分析电路的性能指标，并推导出相应的数学公式。
数学验证可以帮助设计师在理论层面上评估电路的性能，并优化设计方案。
2.物理实验验证物理实验验证是通过实际的硬件实验来验证电路的性能和功能。
它可以直接观察电路的工作状态和性能指标，对设计进行真实性验证。
物理实验验证可以帮助设计师发现电路中可能存在的实际问题，并进行相应的调整和改进。
3.仿真验证仿真验证是通过运行仿真模型来验证电路的性能和功能。
它可以在计算机上模拟电路的行为，并对电路进行仿真测试，以验证电路在不同工作条件下的性能指标。
数字集成电路设计工具及使用
物理验证与仿真测试
物理验证
检查电路设计的物理实现是否符合设 计规范，包括布局、布线、功耗和可
靠性等方面的验证。
仿真测试
通过模拟电路的实际工作情况，对电 路的功能和性能进行测试和验证。
形式验证
使用数学方法对电路的设计进行逻辑 正确性验证，确保电路的行为符合预
期。
06
数字集成电路设计工具 的发展趋势
使用方法
用户可以使用NC-Sim进行电路设计、仿真测试、时序分析等操 作，通过编写测试平台（testbench）来验证设计的正确性。
VCS
01
02
概述
主要特点
VCS是Synopsys公司开发的一款高性 能数字集成电路仿真工具，广泛应用 于数字电路设计领域。
支持多种HDL语言和仿真加速技术， 提供高精度的仿真结果，支持大规模 数字系统的仿真验证。
等。
电路设计工具
用于电路布局和元件连接的设 计，如布局布线工具、电磁场 模拟工具等。
物理设计工具
用于集成电路的物理版图设计 和制造工艺的选择，如物理验 证工具、工艺模拟工具等。
测试与验证工具
用于测试和验证集成电路的性 能和功能，如仿真工具、测试
芯片生成工具等。
02
硬件描述语言（HDL） 工具
Verilog
数字集成电路设计的基本单元是逻辑门，通过逻辑门实现各种复杂的逻辑 功能。
数字集成电路设计的目标是实现电路的高性能、低功耗、小型化等特性， 以满足各种应用需求。
数字集成电路设计的流程
逻辑设计
根据需求分析结果，进行逻辑 门电路的设计，实现系统功能。
物理设计
根据电路设计结果，进行集成 电路的物理版图设计和制造工 艺的选择。
数字集成电路与eda设计基础教程
数字集成电路与eda设计基础教程数字集成电路与EDA设计基础教程数字集成电路（Digital Integrated Circuits, DIC）是由数字逻辑门电路组成的集成电路。
它们是现代电子设备中的核心组成部分，广泛应用于计算机、通信、控制系统等领域。
而EDA（Electronic Design Automation）设计则是指利用计算机辅助工具进行集成电路设计的过程。
数字集成电路的发展历程可以追溯到二十世纪四十年代。
随着半导体材料和工艺的不断进步，集成电路的规模和功能不断扩大，从最早的小规模集成电路（SSI）发展到现在的大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）。
这些数字集成电路的设计需要借助EDA工具进行。
EDA设计是通过计算机辅助设计软件实现的。
它可以帮助设计师在电路设计的不同阶段进行各种分析和验证，从而提高设计效率、降低成本。
EDA设计的主要任务包括逻辑设计、电路设计、布局设计和物理验证等。
逻辑设计是指根据电路功能要求，采用逻辑门电路来实现电路功能的设计过程。
逻辑设计常常采用硬件描述语言（HDL）来描述电路的行为，并通过逻辑综合工具将其转化为门级电路网表。
常用的HDL语言有VHDL和Verilog。
电路设计是指根据逻辑设计所得的门级电路网表，通过选择合适的器件和电路拓扑结构，设计出满足电路功能和性能要求的电路。
电路设计需要考虑到电路的功耗、延迟、面积等因素，并进行合适的优化。
布局设计是指根据电路设计所得的电路图，将电路各个组件和连线进行合理的排布，形成最终的版图。
布局设计需要考虑到电路的物理约束和制造工艺的要求，以保证电路的可制造性和可靠性。
物理验证是指通过各种验证手段，验证电路的功能、时序、功耗、电磁兼容等方面的性能。
常用的物理验证手段包括时序分析、功耗分析、电磁兼容分析等。
数字集成电路与EDA设计的基础知识包括布尔代数、组合逻辑电路、时序逻辑电路等。
布尔代数是描述逻辑门电路行为的数学工具，它可以用来分析和简化逻辑电路。
数字集成电路验证方法学ppt课件-精选文档
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事务级仿真
RVM： Reference Verification Methodology, Synopsys公司。 VMM：Verification Methodology Manual, ARM公司和 Synopsys公司。
AVM：Advanced Verification Methodology, Mentor公司。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
制造、设计和验证能力之间存在鸿沟
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典型流程
Verification is not just very hard, it is very, very hard没有一个简单的工具可以解决你所有的验证 问题。(VSIA,Virtual Socket Interface Alliance)
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对象：对象(Object)是一个现实实体的抽象，对象可被认为是一
个把数据（属性）和程序（方法）封装在一起的实体，这个程序 产生该对象的动作，属性反映了对象当前的状态 。
面向对象编程：主要是将我们实际生活中的对象经过抽象，将
它定义成为一个类，通过类的属性和方法来模拟生活中的这个对 象。这样使得程序更容易结构化、抽象起来更方便。 传统的编程结构和设计方法以过程为中心进行功能组合，代码的 扩充和复用能力很差。对象是对现实世界实体的模拟，因面能更 容易地理解需求，即使用户和分析者之间具有不同的教育背景和 工作特点，也可很好地沟通。
缺点： 1.可扩展性差 2.可重用性差
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层次化的验证系统
适用于事务级仿真 优点： 1.可扩展性好 2.可重用性好
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为什么要用事务级仿真？
基于事件的仿真与事务级仿真的比较
“数字电路实验”教学中的EDA方法
“数字电路实验”教学中的EDA方法
EDA (Electronic Design Automation) 方法是数字电路实验中常用的一种工具，用于提高设计效率和减少错误的概率。
EDA 方法包括电路模拟器、综合工具、布局与布线自动化工具、时序分析工具等等。
这些工具可以帮助工程师自动化设计流程，从而减轻复杂电路设计的负担。
电路模拟器是一个可以模拟连续时间和离散时间信号的软件工具，它可以用来评估设计的正确性。
通过电路模拟器，工程师可以验证电路是否满足预期行为，如逻辑功能和时序要求等。
综合工具是一种自动化工具，用于将逻辑门级别的设计代码转换成物理器件电路级别的代码。
它可以自动增加必要的缓冲器，开关和其他元件。
综合工具同时还可以执行一些优化操作，如逻辑变换和布线优化等，从而改善电路的性能。
布局与布线自动化工具是另一种EDA 工具，它可以根据物理约束和信号传输需求自动放置和布线电路。
这些工具通过进行预布局和预布线分析来提高电路的性能和可靠性。
时序分析工具是一种用于确定电路的时序特性（如响应时间，时钟频率等）的工具。
它可以模拟电路的时序行为，并验证其是否满足要求。
这些工具通常用于查找潜在的时序问题，并指向可能的改进方法。
EDA 方法在数字电路实验中发挥重要作用，它们有助于设计师最大限度地提高电路性能和实现可靠的电路。
同时，EDA 工具还可以加速设计流程，从而提高效率和减少错误。
在数字电路实验中，对EDA 方法的广泛应用是必不可少的，它将继续为电路设计师提供强大的工具和功能来支持他们的工作。
“数字电路实验”教学中的EDA方法
“数字电路实验”教学中的EDA方法数字电路实验是电子信息类专业的重要实践环节，通过实验学习，学生能够掌握数字电路的基本原理和设计方法，提高学生的动手能力和解决问题的能力。
而EDA（Electronic Design Automation）方法则是数字电路实验教学中的一种重要手段，通过EDA工具，可以帮助学生更好地理解和设计数字电路，提高实验效率和实验成果。
本文将从EDA方法的基本概念入手，探讨在数字电路实验教学中如何运用EDA方法，并分析其优势和未来发展趋势。
一、EDA方法的基本概念EDA是指电子设计自动化，是利用计算机技术和软件工具来辅助进行电子系统的设计、分析和验证的一种方法。
在数字电路设计中，EDA方法可以帮助设计师进行逻辑设计、布局布线、验证仿真等一系列工作，大大提高了数字电路设计的效率和准确性。
常见的EDA工具包括逻辑综合工具、仿真工具、布局布线工具等。
逻辑综合工具可以将逻辑设计描述转换为逻辑门电路的形式，帮助设计师进行逻辑优化和门级设计。
仿真工具可以帮助设计师验证设计的正确性和性能，提前发现问题并加以解决。
布局布线工具可以将逻辑门电路转换为物理芯片的布局和连线，为后续的芯片制造提供设计文件。
在数字电路实验教学中，EDA方法可以帮助学生更好地理解和设计数字电路，提高实验效率和实验成果。
1. 辅助教学在数字电路实验教学中，教师可以利用EDA工具为学生设计一些实验案例，包括数字逻辑门电路的设计、布局、连接和验证等。
学生可以通过模拟实验，逐步了解数字电路的工作原理和设计方法，加深对课程知识的理解。
2. 实现课程目标通过EDA方法，教师可以更好地实现课程目标，帮助学生理解和掌握数字电路设计的基本原理和方法。
学生也可以通过实验案例的设计和验证，更好地应用课程知识，培养实际动手能力和解决问题的能力。
3. 实验成果可视化利用EDA工具进行数字电路实验，可以使实验结果更加直观和可视化。
学生可以通过仿真软件观察实验结果，更直观地了解数字电路的工作过程和性能特点，为后续课程的学习和研究打下良好的基础。
集成电路设计中的电路验证设计
集成电路设计中的电路验证设计集成电路设计是一个复杂且繁琐的过程，其中包括了许多关键的步骤。
在这些步骤中，电路验证设计被认为是确保集成电路性能、功能正确性的重要环节。
本文将详细介绍集成电路设计中的电路验证设计，分析其重要性，并探讨其关键技术和方法。
电路验证设计的定义和重要性电路验证设计是在集成电路设计过程中，通过对设计进行仿真和测试，以确保电路的功能和性能满足设计要求的过程。
其目的是发现和修复设计中的错误，避免在制造和应用过程中出现问题。
电路验证设计在集成电路设计中占据着重要的地位。
一方面，随着集成电路的规模越来越大，复杂度越来越高，电路验证设计能够有效提高设计的正确性，降低设计风险。
另一方面，通过电路验证设计，可以大大缩短设计周期，提高设计效率，降低制造成本。
电路验证设计的关键技术电路验证设计涉及到许多关键技术，其中包括：功能验证功能验证是电路验证设计的基础，其主要目的是验证电路的功能是否满足设计要求。
功能验证通常采用模拟器进行，通过对电路进行激励，观察其响应，以判断其功能是否正确。
时序验证是电路验证设计的另一个关键环节。
其主要目的是验证电路的时序性能是否满足设计要求。
时序验证通常采用时序分析器进行，通过对电路的时序特性进行建模和分析，以判断其时序性能是否正确。
可靠性验证可靠性验证是电路验证设计的另一个重要环节。
其主要目的是验证电路的可靠性是否满足设计要求。
可靠性验证通常采用统计方法进行，通过对电路进行大量的测试，以判断其可靠性是否正确。
功耗验证功耗验证是电路验证设计的另一个关键环节。
其主要目的是验证电路的功耗是否满足设计要求。
功耗验证通常采用功耗分析器进行，通过对电路的功耗特性进行建模和分析，以判断其功耗是否正确。
电路验证设计是集成电路设计中不可或缺的一个环节。
通过电路验证设计，可以有效提高电路的功能、性能、可靠性和功耗等方面的正确性，降低设计风险，缩短设计周期，提高设计效率，降低制造成本。
验证方法和技术在电路验证设计中，有多种验证方法和技术可供选择，这些方法和技术各有优缺点。
数字电路逻辑设计与验证方法
数字电路逻辑设计与验证方法数字电路是由数字信号处理器组成的电子系统，涉及到无数的逻辑设计和验证方法。
在数字电路的设计与验证过程中，正确性和稳定性是至关重要的，而数字逻辑设计与验证方法则是确保数字电路功能正确性的关键之一。
首先，在数字电路的逻辑设计过程中，需要确定使用的逻辑门种类和数量。
常用的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
设计者需要根据电路的功能需求选择合适的逻辑门，并根据布尔代数表达式进行逻辑电路的设计。
在设计过程中，还需要考虑到延迟、功耗、面积等因素，以优化数字电路的性能。
其次，设计好逻辑电路后，需要进行逻辑验证以确保电路功能正确。
常用的逻辑验证方法包括仿真验证和形式化验证。
仿真验证通过对数字电路进行输入输出的模拟运行，检查电路的输出是否符合设计要求。
形式化验证则是利用数学的证明方法来验证电路的正确性，通常用于复杂电路的验证。
此外，还可以利用硬件描述语言（HDL）进行数字逻辑设计与验证。
HDL是一种用于描述数字电路行为的语言，常用的HDL包括Verilog和VHDL。
通过HDL描述电路的行为可以更加直观地进行设计和验证，提高设计效率和可靠性。
最后，在数字电路的验证过程中，还需要注意故障模式的分析和测试。
通过引入故障来验证数字电路对异常输入的响应情况，提高电路的鲁棒性和稳定性。
常用的故障模式包括短路、开路、悬空、逻辑混乱等。
在测试过程中，可以利用扫描测试、边界扫描测试等方法来检测和诊断故障。
综上所述，数字电路的设计与验证是一个复杂而关键的过程，需要综合运用各种逻辑设计和验证方法来确保电路的正确性和稳定性。
只有在设计和验证的过程中充分考虑各种因素，才能设计出高性能和可靠的数字电路。
通过不断的学习和实践，我们可以提高数字电路设计与验证的能力，为电子系统的发展和应用贡献力量。
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编辑器
Ultraedit– syntax highlight 高级->配置->语法着色选项卡中选择相应的 wordfile
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Ultraedit –列块编辑
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Notepad++
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Modelsim/questa vcs NCverilog
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Modelsim/questasim
Need the ―do‖ file at the place where you input your command Vsim.do:
run –all exit
/home/lianyp/.vim/indent
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代码查看与调试 verdi
Source /opt/demo/verdi.env Verdi &
Verdi –f compile.f&
Verdi -2001 –f
compile.f &
层次结构
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gedit for linux
优点：
语法高亮 可同时察看多个文件 文件之间复制粘贴方便 Edit->preference->auto indentation
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Vim for linux
Configuration file /home/lianyp/.vim
Tools->preferences
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20
How to get fsdb file
Add following code in test bench
initial begin
$fsdbDumpfile("../SVGA1.fsdb"); $fsdbDumpvars;
数字电路验证方法
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典型流程
后端设计 设计要求 Idea
前仿真功能正确
时序等问题引起 的功能不满足
前仿真 Post synthesis simulation 综合 Synthesis
功能正确
需求定义 Specification
系统结构 不合理等
系统级设计 System level design
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nLint &
语法检查工具
可以没有testbench
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各种仿真工具启动方法
Modelsim
Source /opt/demo/modelsim.env Vsim & Vsim –c&
Source /opt/demo/questa.env Vsim & Vsim –c & Source /opt/demo/synopsys.env Vcs Source /opt/demo/ldv4.env Nclaunch&
end
Linking debussy and NC-Verilog
Refer to :($install_dir)\verdi\share\PLI\README_PLI.pd f
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/home/lianyp/DFV/questa/questa/questasim/modelsim.ini
系统功能不满足
功能验证 Functional simulation
FPGA验证功能不正确系统验证 System level simulation
系统规划满足
行为描述 RTL level design
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如何寻求帮助？
借助于网络搜索，google
借助于论坛:eetop
国际性论坛:snug, ovmworld, vmm central
定义行业内网站，如
DAC/47th/index.aspx,
EETIMES / etc
台湾地区大学的网站:
台湾国立大学:http://140.113.39.130/cgi-bin/gs/tugsweb.cgi?o=dnctucdr 台湾清华大学:http://140.113.39.130/cgi-bin/gs/hugsweb.cgi?o=dnthucdr 台湾成功大学:.tw/ETD-db/ETD-search-c/search
Questasim
Vcs
134工作站
NCVerilog
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脚本sample
Prepare run.f including testbench and your design Start the simulator run your script
若使用synopsys工具，可以工作站上的sold工具
Souce /opt/demo/sold.env Sold &
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4
主要内容
验证的必要性
常用工具
编辑器 代码查看与调试工具 仿真工具
验证方法介绍 总结
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验证的必要性
如今，随着集成电路设计规模越来越大，验证在SOC 设计中起到了不可忽视的作用，逐渐成为很多产品上 市的一个瓶颈。经验表明，验证已经占到整个产品开 发周期的70%以上，它已经成为复杂SOC开发中的重 要壁垒。 Verification is hard没有一个简单的工具可以解决你 所有的验证问题，验证工程师必须自己考虑并掌握各 种复杂的验证技巧及其工具的使用，包括典型的软件 仿真，直接或者随机验证，形式验证等等
代码
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Compile.f
宏定义
注释
设计文件
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波形查看
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原理图查看
管脚
状态机
寄存器
组合逻辑
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文件查看器
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显示错误和警告
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18
波形 原理图 文件查看
编辑器