Este tutorial detalhado aborda como configurar e usar o NGSpice em conjunto com o OpenVAF para simular componentes analógicos modelados em Verilog-A. Vamos explicar como configurar o ambiente, converter modelos Verilog-A para um formato que o NGSpice pode entender, além de explicar o papel e funcionamento de cada ferramenta, incluindo o OSDI.
Ferramentas Utilizadas
- NGSpice: Um simulador de circuitos analógicos, digitais e mistos baseado no SPICE. Ele simula circuitos elétricos descritos em linguagem SPICE. Para simular modelos Verilog-A, o NGSpice utiliza o OSDI.
- OpenVAF: O Open Verilog-A Frontend (OpenVAF) é uma ferramenta que converte arquivos Verilog-A em um formato especial (.osdi) que o NGSpice pode simular diretamente com o OSDI ativado.
- Verilog-A: Uma linguagem de descrição de hardware voltada para a modelagem de componentes analógicos, como resistores, capacitores, transistores, e outros dispositivos de circuitos elétricos contínuos.
O que é OSDI?
OSDI (Open Simulation Data Interface) é uma interface no NGSpice que permite simular modelos Verilog-A e outros componentes analógicos. O OSDI habilita o NGSpice a interpretar diretamente os modelos descritos em Verilog-A. Ele funciona como um intérprete para essas descrições, permitindo que os arquivos .osdi gerados pelo OpenVAF sejam usados diretamente nas simulações SPICE.
Função do OSDI:
- Integração de Modelos Verilog-A: O OSDI permite que modelos analógicos descritos em Verilog-A sejam integrados ao fluxo de simulação SPICE. O OpenVAF converte o código Verilog-A em um arquivo OSDI, e o NGSpice simula esse modelo através da interface OSDI.
- Processamento de Circuitos Mistos: O OSDI pode ser usado para combinar a simulação de circuitos analógicos (Verilog-A) com lógica digital e circuitos SPICE, permitindo simulações complexas de sistemas mistos.
O OSDI é ativado no NGSpice com a flag --enable-osdi durante a configuração e é uma parte crítica do processo para simular modelos Verilog-A gerados pelo OpenVAF.
Passo 1: Instalar Dependências
Primeiramente, instale as bibliotecas e ferramentas necessárias para compilar e configurar o NGSpice e o OpenVAF. Execute o seguinte comando no Ubuntu:
sudo apt-get update
sudo apt-get install libxaw7-dev libtool automake autoconf bison flex libreadline-dev libreadline6-dev gperf cmakePasso 2: Baixar e Compilar o NGSpice com Suporte ao OSDI
Agora, vamos configurar e compilar o NGSpice com suporte ao OSDI, que permitirá a integração dos arquivos gerados pelo OpenVAF.
a) Baixar o NGSpice
Baixe o código-fonte do NGSpice:
git clone https://git.code.sf.net/p/ngspice/ngspice ngspice
cd ngspiceb) Configurar o NGSpice com Suporte ao OSDI
Para habilitar o OSDI no NGSpice, configure-o com o seguinte comando:
./autogen.sh
mkdir release
cd release
../configure --with-x --enable-osdi--with-x: Habilita o suporte à interface gráfica (opcional).--enable-osdi: Ativa o OSDI, permitindo que o NGSpice simule arquivos Verilog-A convertidos para o formato OSDI.
c) Compilar o NGSpice
Compile o NGSpice com o seguinte comando:
make -j$(nproc)Esse comando compila o NGSpice com todos os recursos ativados, incluindo o OSDI.
Passo 3: Baixar e Compilar o OpenVAF
Agora, precisamos baixar e compilar o OpenVAF, que converterá nossos arquivos Verilog-A para o formato OSDI.
a) Baixar o OpenVAF
Baixe o OpenVAF usando o comando wget:
wget https://openvaf.semimod.de/download/openvaf-v1.0.0.tar.gzb) Descompactar e Compilar o OpenVAF
Descompacte o arquivo baixado e compile o OpenVAF com os seguintes comandos:
tar -xvzf openvaf-v1.0.0.tar.gz
cd openvaf-v1.0.0
mkdir build
cd build
cmake ..
make -j$(nproc)
sudo make installIsso instala o OpenVAF no sistema, permitindo que você o use para converter arquivos Verilog-A.
Passo 4: Criar e Converter um Arquivo Verilog-A com OpenVAF
Agora que o OpenVAF está instalado, vamos criar um arquivo Verilog-A e convertê-lo para o formato OSDI usando o OpenVAF.
a) Criar o Arquivo Verilog-A
Crie um arquivo Verilog-A chamado res_model.va (evitando o uso de palavras reservadas como resistor) com o seguinte conteúdo:
`include "disciplines.vams"
module res_model(p, n);
inout p, n;
electrical p, n;
parameter real r = 1k; // Resistência de 1k ohm
analog begin
V(p, n) <+ I(p, n) * r; // Lei de Ohm: V = I * R
end
endmoduleb) Converter o Arquivo Verilog-A com o OpenVAF
Agora, use o OpenVAF para converter o arquivo Verilog-A em um arquivo .osdi:
openvaf res_model.vaO OpenVAF gera um arquivo .osdi (neste caso, res_model.osdi) no mesmo diretório.
Passo 5: Integrar o Arquivo .osdi no NGSpice
Agora que o arquivo .osdi foi gerado, podemos integrá-lo no NGSpice para simulação.
a) Criar o Netlist SPICE
Crie um arquivo test.cir que utiliza o arquivo .osdi gerado:
* Teste de modelo de resistor convertido pelo OpenVAF
osdi res_model.osdi ; Incluir o arquivo OSDI gerado pelo OpenVAF
V1 p 0 dc 1 ; Fonte de 1V
X1 p 0 res_model ; Instanciar o modelo convertido
.control
tran 1n 10n ; Simulação no domínio do tempo por 10ns
print V(p) ; Mostrar a tensão no nó p
.endc
.endAqui, a diretiva osdi carrega o arquivo .osdi gerado pelo OpenVAF, e o modelo res_model é instanciado no circuito.
Passo 6: Executar a Simulação no NGSpice
Agora, execute a simulação no NGSpice:
./src/ngspice test.cirO NGSpice processará o arquivo .osdi gerado pelo OpenVAF e executará a simulação, mostrando a tensão no nó p, que será de 1V (de acordo com a Lei de Ohm para um resistor de 1kΩ).
Explicações Adicionais
- Por que evitar palavras reservadas?
Usar palavras comoresistorpode causar conflitos, pois essas palavras podem já estar reservadas no Verilog-A ou no NGSpice. Para evitar problemas, optamos por um nome alternativo comores_model. - O que é OpenVAF?
O OpenVAF é um frontend que processa arquivos Verilog-A e os converte em um formato (.osdi) que o NGSpice pode simular diretamente. Ele elimina a necessidade de ferramentas de conversão externas. - O que é OSDI?
OSDI (Open Simulation Data Interface) é uma interface no NGSpice que permite a simulação de componentes descritos em Verilog-A. Ele processa diretamente os arquivos.osdigerados pelo OpenVAF, permitindo simulações analógicas e mistas.
Conclusão
Seguindo este tutorial, você agora pode usar o NGSpice com suporte ao OSDI e ao OpenVAF para simular diretamente componentes modelados em Verilog-A. Além disso, explicamos o papel do OSDI como a interface que integra a simulação de modelos Verilog-A ao fluxo SPICE, permitindo simulações mistas e complexas.
Este tutorial detalhado aborda como configurar e usar o NGSpice em conjunto com o OpenVAF para simular componentes analógicos modelados em Verilog-A. Vamos explicar como configurar o ambiente, converter modelos Verilog-A para um formato que o NGSpice pode entender, além de explicar o papel e funcionamento de cada ferramenta, incluindo o OSDI.
Ferramentas Utilizadas
- NGSpice: Um simulador de circuitos analógicos, digitais e mistos baseado no SPICE. Ele simula circuitos elétricos descritos em linguagem SPICE. Para simular modelos Verilog-A, o NGSpice utiliza o OSDI.
- OpenVAF: O Open Verilog-A Frontend (OpenVAF) é uma ferramenta que converte arquivos Verilog-A em um formato especial (.osdi) que o NGSpice pode simular diretamente com o OSDI ativado.
- Verilog-A: Uma linguagem de descrição de hardware voltada para a modelagem de componentes analógicos, como resistores, capacitores, transistores, e outros dispositivos de circuitos elétricos contínuos.
O que é OSDI?
OSDI (Open Simulation Data Interface) é uma interface no NGSpice que permite simular modelos Verilog-A e outros componentes analógicos. O OSDI habilita o NGSpice a interpretar diretamente os modelos descritos em Verilog-A. Ele funciona como um intérprete para essas descrições, permitindo que os arquivos .osdi gerados pelo OpenVAF sejam usados diretamente nas simulações SPICE.
Função do OSDI:
- Integração de Modelos Verilog-A: O OSDI permite que modelos analógicos descritos em Verilog-A sejam integrados ao fluxo de simulação SPICE. O OpenVAF converte o código Verilog-A em um arquivo OSDI, e o NGSpice simula esse modelo através da interface OSDI.
- Processamento de Circuitos Mistos: O OSDI pode ser usado para combinar a simulação de circuitos analógicos (Verilog-A) com lógica digital e circuitos SPICE, permitindo simulações complexas de sistemas mistos.
O OSDI é ativado no NGSpice com a flag --enable-osdi durante a configuração e é uma parte crítica do processo para simular modelos Verilog-A gerados pelo OpenVAF.
Passo 1: Instalar Dependências
Primeiramente, instale as bibliotecas e ferramentas necessárias para compilar e configurar o NGSpice e o OpenVAF. Execute o seguinte comando no Ubuntu:
sudo apt-get update
sudo apt-get install libxaw7-dev libtool automake autoconf bison flex libreadline-dev libreadline6-dev gperf cmakePasso 2: Baixar e Compilar o NGSpice com Suporte ao OSDI
Agora, vamos configurar e compilar o NGSpice com suporte ao OSDI, que permitirá a integração dos arquivos gerados pelo OpenVAF.
a) Baixar o NGSpice
Baixe o código-fonte do NGSpice:
git clone https://git.code.sf.net/p/ngspice/ngspice ngspice
cd ngspiceb) Configurar o NGSpice com Suporte ao OSDI
Para habilitar o OSDI no NGSpice, configure-o com o seguinte comando:
./autogen.sh
mkdir release
cd release
../configure --with-x --enable-osdi--with-x: Habilita o suporte à interface gráfica (opcional).--enable-osdi: Ativa o OSDI, permitindo que o NGSpice simule arquivos Verilog-A convertidos para o formato OSDI.
c) Compilar o NGSpice
Compile o NGSpice com o seguinte comando:
make -j$(nproc)Esse comando compila o NGSpice com todos os recursos ativados, incluindo o OSDI.
Passo 3: Baixar e Compilar o OpenVAF
Agora, precisamos baixar e compilar o OpenVAF, que converterá nossos arquivos Verilog-A para o formato OSDI.
a) Baixar o OpenVAF
Baixe o OpenVAF usando o comando wget:
wget https://openvaf.semimod.de/download/openvaf-v1.0.0.tar.gzb) Descompactar e Compilar o OpenVAF
Descompacte o arquivo baixado e compile o OpenVAF com os seguintes comandos:
tar -xvzf openvaf-v1.0.0.tar.gz
cd openvaf-v1.0.0
mkdir build
cd build
cmake ..
make -j$(nproc)
sudo make installIsso instala o OpenVAF no sistema, permitindo que você o use para converter arquivos Verilog-A.
Passo 4: Criar e Converter um Arquivo Verilog-A com OpenVAF
Agora que o OpenVAF está instalado, vamos criar um arquivo Verilog-A e convertê-lo para o formato OSDI usando o OpenVAF.
a) Criar o Arquivo Verilog-A
Crie um arquivo Verilog-A chamado res_model.va (evitando o uso de palavras reservadas como resistor) com o seguinte conteúdo:
`include "disciplines.vams"
module res_model(p, n);
inout p, n;
electrical p, n;
parameter real r = 1k; // Resistência de 1k ohm
analog begin
V(p, n) <+ I(p, n) * r; // Lei de Ohm: V = I * R
end
endmoduleb) Converter o Arquivo Verilog-A com o OpenVAF
Agora, use o OpenVAF para converter o arquivo Verilog-A em um arquivo .osdi:
openvaf res_model.vaO OpenVAF gera um arquivo .osdi (neste caso, res_model.osdi) no mesmo diretório.
Passo 5: Integrar o Arquivo .osdi no NGSpice
Agora que o arquivo .osdi foi gerado, podemos integrá-lo no NGSpice para simulação.
a) Criar o Netlist SPICE
Crie um arquivo test.cir que utiliza o arquivo .osdi gerado:
* Teste de modelo de resistor convertido pelo OpenVAF
osdi res_model.osdi ; Incluir o arquivo OSDI gerado pelo OpenVAF
V1 p 0 dc 1 ; Fonte de 1V
X1 p 0 res_model ; Instanciar o modelo convertido
.control
tran 1n 10n ; Simulação no domínio do tempo por 10ns
print V(p) ; Mostrar a tensão no nó p
.endc
.endAqui, a diretiva osdi carrega o arquivo .osdi gerado pelo OpenVAF, e o modelo res_model é instanciado no circuito.
Passo 6: Executar a Simulação no NGSpice
Agora, execute a simulação no NGSpice:
./src/ngspice test.cirO NGSpice processará o arquivo .osdi gerado pelo OpenVAF e executará a simulação, mostrando a tensão no nó p, que será de 1V (de acordo com a Lei de Ohm para um resistor de 1kΩ).
Explicações Adicionais
- Por que evitar palavras reservadas?
Usar palavras comoresistorpode causar conflitos, pois essas palavras podem já estar reservadas no Verilog-A ou no NGSpice. Para evitar problemas, optamos por um nome alternativo comores_model. - O que é OpenVAF?
O OpenVAF é um frontend que processa arquivos Verilog-A e os converte em um formato (.osdi) que o NGSpice pode simular diretamente. Ele elimina a necessidade de ferramentas de conversão externas. - O que é OSDI?
OSDI (Open Simulation Data Interface) é uma interface no NGSpice que permite a simulação de componentes descritos em Verilog-A. Ele processa diretamente os arquivos.osdigerados pelo OpenVAF, permitindo simulações analógicas e mistas.
Conclusão
Seguindo este tutorial, você agora pode usar o NGSpice com suporte ao OSDI e ao OpenVAF para simular diretamente componentes modelados em Verilog-A. Além disso, explicamos o papel do OSDI como a interface que integra a simulação de modelos Verilog-A ao fluxo SPICE, permitindo simulações mistas e complexas.
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