仿真配置模块

该目录包含了 BuckyBall 项目中各种仿真器的配置和接口实现，为不同的仿真环境提供统一的配置管理。

目录结构

sims/
├── firesim/
│   └── TargetConfigs.scala    - FireSim FPGA仿真配置
└── verilator/
    └── Elaborate.scala        - Verilator仿真顶层生成

FireSim 配置 (firesim/)

TargetConfigs.scala

定义了在 FireSim FPGA 平台上运行的目标配置：

class FireSimBuckyBallConfig extends Config(
  new WithDefaultFireSimBridges ++
  new WithDefaultMemModel ++
  new WithFireSimConfigTweaks ++
  new BuckyBallConfig
)

关键配置项:

• Bridge 配置: UART、BlockDevice、NIC 等 I/O 桥接
• 内存模型: DDR3/DDR4 内存控制器配置
• 时钟域: 多时钟域管理和时钟生成
• 调试接口: JTAG 和 Debug Module 配置

使用场景:

• 大规模系统仿真
• 长时间运行的工作负载测试
• 多核系统性能评估
• I/O 密集型应用验证

Verilator 配置 (verilator/)

Elaborate.scala

Verilator 仿真的顶层模块生成器：

object Elaborate extends App {
  val config = new BuckyBallConfig
  val gen = () => LazyModule(new BuckyBallSystem()(config)).module

  (new ChiselStage).execute(args, Seq(
    ChiselGeneratorAnnotation(gen),
    TargetDirAnnotation("generated-src")
  ))
}

生成流程:

1. 解析命令行参数和配置
2. 实例化 BuckyBall 系统模块
3. 生成 Verilog RTL 代码
4. 输出仿真所需的辅助文件

输出文件:

• BuckyBallSystem.v - 主 Verilog 文件
• BuckyBallSystem.anno.json - FIRRTL 注解文件
• BuckyBallSystem.fir - FIRRTL 中间表示

配置参数化

通用参数

// 处理器核心配置
case object RocketTilesKey extends Field[Seq[RocketTileParams]]

// 内存系统配置
case object MemoryBusKey extends Field[MemoryBusParams]

// 外设配置
case object PeripheryBusKey extends Field[PeripheryBusParams]

仿真特定参数

// Verilator 仿真参数
case object VerilatorDRAMKey extends Field[Boolean](false)

// FireSim 仿真参数
case object FireSimBridgesKey extends Field[Seq[BridgeIOAnnotation]]

构建和使用

Verilator 仿真构建

# 生成 Verilog
cd arch
mill arch.runMain sims.verilator.Elaborate

# 编译仿真器
cd generated-src
verilator --cc BuckyBallSystem.v --exe sim_main.cpp
make -C obj_dir -f VBuckyBallSystem.mk

FireSim 仿真部署

# 配置 FireSim 环境
cd firesim
source sourceme-f1-manager.sh

# 构建 FPGA 镜像
firesim buildbitstream

# 运行仿真
firesim runworkload

调试和优化

Verilator 调试

• 波形生成: 使用 --trace 选项生成 VCD 文件
• 性能分析: 使用 --prof-cfuncs 进行性能剖析
• 覆盖率: 使用 --coverage 生成覆盖率报告

FireSim 调试

• Printf 调试: 使用 printf 语句输出调试信息
• 断言检查: 启用运行时断言验证
• 性能计数器: 集成 HPM 计数器监控

扩展开发

添加新仿真器支持

1. 创建新的配置目录 (如 vcs/)
2. 实现仿真器特定的配置类
3. 添加构建脚本和 Makefile
4. 更新文档和测试用例

自定义配置

class MyCustomConfig extends Config(
  new WithMyCustomParameters ++
  new BuckyBallConfig
)

相关文档

• 架构概览
• Verilator 工作流
• 测试框架