ディジタル・システム開発トレーニング課題

フリーのツールを活用した Verilog シミュレーションと波形確認
Windows 11 の PowerShell 上での動作例
（コマンドプロンプト、Cygwin もアリ）

iverilog は古き良きCUI(Character User Interface)のツールである。故にマウスでクリックして実行しても何も起こらない。 CUI用のターミナル、いわゆる“黒い画面”を起動してそこで命令を打ち込んで実行していく。イマドキの若者の目にはまるで古代魔術のように見えるかもしれないが、バッチ処理では非常に強力なツールとなる。例えば「条件をかえながら100パターンの実行を繰り返す」というような作業を、 GUIでマウスをクリクリしながらやりたいか？是非、使いこなして欲しい。

学習項目

Icarus Verilog および GTKWave のインストール
Windows PowerShell 上での CUI によるコマンド実行
Verilog 記述のシミュレーションと波形確認

前提とする学習項目

Verilog記述、シミュレーション、信号波形
Windowsのツールのインストール
CUI環境でのコマンド実行
PowerShell の基礎知識

インストール

※2025.10.15 現在の情報

Icarus Verilog のサイト
https://bleyer.org/icarus/
GTKWave のサイト
https://gtkwave.sourceforge.net/

Icarus Verilog のサイトからインストールダウンロードして実行する。これでインストールするとGTKWaveも併せてインストールされる。ここでは iverilog-v12-20220611-x64_setup.exe を使用し、インストール先のフォルダは C:\Apps\iverilog とした。インストール時の設定で “[ ] Add executable folder(s) to the user PATH”は指定しない方がよいだろう。あれこれツールをインストールするたびにすべてコマンドパスに登録していたら、コマンド検索の優先順位が混乱してトラブルのもとになる。それよりも、つかいたいときにつかいたいものだけ登録するほうが安心である。方法は後述する。

シェルの起動とコマンド実行の準備

Windows メニューから PowerShell を起動する。（最新をインストールする必要はなく、 Windows 付属の PowerShell のままでよい。）
$ENV:Path # コマンドパス（実行するコマンドの検索先）を確認する。
$ENV:Path=$ENV:Path+";C:\Apps\iverilog\bin;C:\Apps\iverilog\gtkwave\bin" # コマンドパスに iverilog と gtkwave の場所を追加する。

iverilog -V # iverilogを実行し、バージョンを確認する。
gtkwave -V # gtkwaveを実行し確認する。

シミュレーションと波形表示

サンプルファイル iverilog_sample.zip

検証対象 counter.v
テストベンチ tb_counter.v
表示信号リスト tb_counter.sig
バッチファイル tb_counter.bat

作業フォルダを作成し、サンプルファイルをコピーしておく。ここでは C:\home\t-izumi\iverilog とする。
cd C:\home\t-izumi\iverilog # 作業フォルダに移動する。
iverilog -o tb_counter.vvp tb_counter.v counter.v # 検証対象 counter.v とテストベンチ tb_counter.v からシミュレーション用の中間ファイル tb_counter.vvp を生成する。
vvp tb_counter.vvp # シミュレーションを実行する。結果は波形ファイル tb_counter.vcd に保存される。
gtkwave tb_counter.vcd # gtkwave を起動する。
確認したい信号を選択し Append する。

動作時の波形を確認する。

応用編：信号リストを用意しておく

GTKWave で表示する信号をファイルで与えることができる。
gtkwave tb_counter.vcd tb_counter.sig # 波形ファイルと表示信号リストを与えて gtkwave を起動する。

応用編：バッチファイルで実行する

一連の動作をバッチファイルに記述して実行すると手間が省ける。
tb_counter.bat # バッチファイルを実行する。GUIのダブルクリックでも実行できる。
バッチファイルの文法とPowerShellの文法は異なることに注意すること。

応用編：コマンドプロンプト上で実行する

PowerShell の代わりに従来のコマンドプロンプトでも実行できる。
echo %PATH% # コマンドパスを確認する。
set PATH=%PATH%;C:\Apps\iverilog\bin;C:\Apps\iverilog\gtkwave\bin # コマンドパスに iverilog と gtkwave の場所を追加する。

以後はPowerShellの場合と同様。

応用編：Cygwin 上で実行する

PowerShell の代わりに Cygwin Terminal 上でも実行できる。
echo $PATH # コマンドパスを確認する。
export PATH=$PATH:/cygdrive/c/Apps/iverilog/bin/:/cygdrive/c/Apps/iverilog/gtkwave/bin/ # コマンドパスに iverilog と gtkwave の場所を追加する。

以後はPowerShellの場合と同様。これ↑は MobaXterm の Shell 環境、Cygwin の bash での例。