目录
一、前言
二、VCD文件格式
2.1 头部
2.2 变量定义
2.3 值打印
2.4 值变化部分
2.5 VCD文件示例
三、VCD文件生成
3.1 工程代码
3.2 modelsim操作
3.3 VCD结果查看
3.4 VCD类型2
四、参考资料
一、前言
VCD（Value change dump）是一个ASCII文件，里面有关于给定设计的头信息，变量的定义，以及指定的变量或所有变量的值变化信息，变量的值变化可以是标量或矢量格式。VCD文件一般是由EDA仿真工具生成。
二、VCD文件格式
VCD文件由头部，变量定义，打印变量，值变化四个部分组成。每一条语句内容都以关键字"$"开头，后面跟着命令名，以关键字“$end”结束，所有的VCD标记以空格，并且字母严格区分大小写。
VCD keywords are marked by a leading $; in general every keyword starts a command which is terminated by an explicit $end. Variable identifiers may also start with a $, but these may be distinguished by context.
All VCD tokens are delineated by whitespace. Data in the VCD file is case sensitive.
2.1 头部
头部包含了时间戳，仿真器版本，时间精度（用于指定在值变化部分中映射时间增量的仿真时间单元）
2.2 变量定义
变量定义包含了在给定范围内的信号初始化信息。每个变量赋值了一个随机值标识，标识是由一个或多个ASCII字符（从!到~，对应的十进制范围为33-126），通常是一个或两个字符。如果仿真器确定多个变量有相同的值，则可以共用一个标识。
每一行变量定义以"$var"开头，后面紧跟的是变量类型，数据宽度，标识符，变量名。
上述中的给定范围中范围类型定义和verilog中的定义一致，类型包括模块，任务，函数，fork块。
2.3 值打印
该部分以$dumpvars或$dumpports开头，主要是变量的初始值
2.4 值变化部分
值变化部分包含了仿真模型中信号随时间的变化值信息，变量所处的时间通过“#”加时间值。对于标量信号，信号的值用0或1表示，对于矢量信号（多比特信号），信号值格式用“b”或“B”，后面紧跟二进制值，然后是信号标识。对于实数变量用“r”或“R”开头，数据用%标识
2.5 VCD文件示例
###头部###
$date
Date text. For example: November 11, 2009.
$end
$version
VCD generator tool version info text.
$end
$comment
Any comment text.
$end
$timescale 1ps $end
###变量定义，范围为module模块级####
$scope module logic $end ###表示变量属于哪一个类型，此处为模块级###
$var wire 8 # data $end ###此处变量类型为wire,宽度为8，标识符为#，变量名为data
$var wire 1 $ data_valid $end
$var wire 1 % en $end
$var wire 1 & rx_en $end
$var wire 1 ' tx_en $end
$var wire 1 ( empty $end
$var wire 1 ) underrun $end
$upscope $end
$enddefinitions $end ###表示头信息和变量定义部分的结束
###值打印部分###
$dumpvars
bxxxxxxxx #
x$
0%
x&
x'
1(
0)
$end
#0
b10000001 #
0$
1%
0&
1'
0(
0)
#2211
0'
#2296
b0 #
1$
#2302
0$
#2303
三、VCD文件生成
下面将展示以4种触发器的verilog代码，使用modelsim生成vcd为例
3.1 工程代码
module FF(clk,d,rst,cls,out_syn_clear,out_syn_set,out_asyn_clear,out_asyn_set);
input clk,d,rst,cls;
output out_syn_clear,out_syn_set,out_asyn_clear,out_asyn_set;
//同步清零
always@(posedge clk ,posedge rst )
begin
if(rst)
out_syn_clear<=1'b0;
else
if (cls)
out_syn_clear<=1'b0;
else
out_syn_clear<=d;
end
//同步置位
always@(posedge clk,posedge cls)
begin
if(rst)
out_syn_set<=1'b1;
else if (cls)
out_syn_set<=1'b0;
else
out_syn_set<=d;
end
//异步清零
always@(posedge clk or posedge cls)
begin
if(cls)
out_asyn_clear<=1'b0;
else
out_asyn_clear<=d;
end
//异步置位
always@(posedge clk or posedge rst)
begin
if(rst)
out_asyn_set<=1'b1;
else
out_asyn_set<=d;
end
endmodule3.2 modelsim操作
modelsim版本为Modelsim SE-64 2020.4，在File->New->Project 新建一个工程
在Project Name中输入工程名，此处以FF_project示例，其他选择默认即可
因为源文件FF.v已存在，所以选择Add Existing File
File Name中选择FF.v的路径
project窗口中添加成功的显示
在modelsim的Transcript窗口依次执行如下命令
>Vsim FF #对FF.v文件进行仿真
>vcd file test.vcd #创建名称为test的vcd文件
>vcd add /FF/* #将FF中的所有信号添加到vcd文件中
>run 10ms #运行仿真，时间为10ms
>quit -sim #停止仿真
>pwd #查看vcd文件的生成路径使用pwd命令
3.3 VCD结果查看
$date
Sat Aug 03 13:52:16 2024
$end
$version
ModelSim Version 2020.4
$end
$timescale
1fs
$end
$scope module FF $end
$var wire 1 ! clk $end
$var wire 1 " d $end
$var wire 1 # rst $end
$var wire 1 $ cls $end
$var reg 1 % out_syn_clear $end
$var reg 1 & out_syn_set $end
$var reg 1 ' out_asyn_clear $end
$var reg 1 ( out_asyn_set $end
$upscope $end
$enddefinitions $end
#0
$dumpvars
x%
x&
x'
x(
z!
z"
z#
z$
$end3.4 VCD类型2
上述方式生成的vcd文件只有四种状态0，1，X，Z，还有一种方式可以生成更多信息，包含参数的全部变化状态，信号强度和端口驱动数据。
命令如下
>Vsim FF #对FF.v文件进行仿真
>vcd dumpports -file test2.vcd /FF/* #创建名称为test2的vcd文件，同时使用dumpports打印
>run 10ms #运行仿真，时间为10ms
>quit -sim #停止仿真
vcd结果如下图，和之前的vcd文件区别是后面的dumpvars变成了dumpports，也包含端口的变化
$comment
File created using the following command:
vcd file test2.vcd -dumpports
$end
$date
Sat Aug 03 14:00:39 2024
$end
$version
dumpports ModelSim Version 2020.4
$end
$timescale
1fs
$end
$scope module FF $end
$var port 1 <0 clk $end
$var port 1 <1 d $end
$var port 1 <2 rst $end
$var port 1 <3 cls $end
$var port 1 <4 out_syn_clear $end
$var port 1 <5 out_syn_set $end
$var port 1 <6 out_asyn_clear $end
$var port 1 <7 out_asyn_set $end
$upscope $end
$enddefinitions $end
#0
$dumpports
pZ 0 0 <0
pZ 0 0 <1
pZ 0 0 <2
pZ 0 0 <3
pX 6 6 <4
pX 6 6 <5
pX 6 6 <6
pX 6 6 <7
$end
$vcdclose
#10000000000000
$end四、参考资料
https://en.wikipedia.org/wiki/Value_change_dump
