首页 > 技术 > 内容

FPGA设计中coding之前的五条铁律

时间:2026-01-18  作者:Diven  阅读:0

(1)注释: 好的代码首先必须要有注释,注释至少包括文件注释,端口注释,功能语句注释。

文件注释:文件注释就是一个说明文:这通常在文件的头部注释,用于描述代码为那个工程中,由谁写的,日期是多少,功能描述,有哪些子功能,及版本修改的标示。这样不论是谁,一目了然。即使不写文档,也能知道大概。

接口描述:Module的接口信号中,接口注释描述模块外部接口,例如AHB接口,和SRAM接口等等。这样读代码的人即可能够判断即模块将AHB接口信号线转换成SRAM接口信号。

功能语句注释: 内部关键逻辑,状态机某状态,读过程、写过程。

注释的重要性,毋庸置疑,好的注释,能够提高代码的可读性,可维护性等等。养成注释的好习惯,代价不大,但是收益很大。

(2)语句:

开始写代码是,在FPGA设计中,特别是在可综合的模块实现中,verilog的语句是很固定的。在FPGA的设计中,不外乎时序逻辑和组合逻辑,除此之外,别无法。对于开始功能编码来说,只需知道组合逻辑信号即可生效,时序逻辑在时钟的下一拍起效就够了。

下面是编码的实例。

组合逻辑:两种组合逻辑的描述,其功能是一致的。

assign A = B ? 1 : D ? 2 :3;

always@(*)

if(B)

A = 1

else if(D)

A = 2;

else

A = 3;

组合逻辑 如果是异步复位的话,描述如下

always@(posedge sys_clk or negedge rst_n)

if(!rst_n)

a 《= 0;

else

a 《= b;

也就是说,在verilog的可综合电路的编码中,只需要三种语句,分别是assign, always(*) 及时序的always(`CLOCK_EDGE clk ) 。 `CLOCK_EDGE 可以是上升沿或者下降沿。

为什么用always@(*) 而不是always(敏感信号列表)。“*”包含所有敏感信号列表,如果在coding过程中,漏掉了某个敏感信号,则会导致仿真不正确,例如本例中,敏感变量列表中,需要B or C 但是如果漏掉一个,仿真就会在B或C有变化时,输出没有变化。导致仿真和功能不一致,但是对于综合工具来说,功能还是能够正常工作的,不会因为敏感变量列表中的值未列全而不综合某条语句。某些情况下,敏感列表的值可能有十几个甚至更多,遗漏是可能发生的事情,但是为了避免这种问题,最好采用always(*)而不用敏感变量列表的方式,来避免仿真结果不一致的情况发生。

(3)赋值:老话重提,阻塞与非阻塞

很多同志喜欢钻研阻塞赋值和非阻塞赋值,这两种赋值,分别在always块里面用于的阻塞“=”给组合逻辑赋值,非阻塞”《=”给时序逻辑赋值。这应该是铁律,应该在编码过程中被严格的遵守下来。“为什么?,不这么用程序也能跑”。这句话部分是正确的,疑问永远是工程师最好的老师。

诚然,某些情况下,不严格的执行也跑,但是在某些情况下,实现二者就不一样。

对于下面两个例子来说明,为什么?

对于value1的描述方式:其综合后的如下所示

如果从实际的编译结果上看 b和b1 及c和c1其使用阻塞赋值和非阻塞赋值最终的结果是一致的,也就是说,某些情况下,二者的编译结果一致。

而对于value2的描述方式:其综合后的电路图如下所示。

而对于第二中描述方式,阻塞赋值和非阻塞赋值的区别就显现出来了,从综合后的图中可以看到,c1信号是b1信号的寄存,而c信号和b信号为同一信号,都为a信号的寄存。

作为FPGA工程师,一项基本的能力,就是要知道代码综合后的电路和时序,不要让其表现和你预想的不一致,“不一致”就意味着失败。即是代码的失败,也是工程的失败

对于阻塞和非阻塞赋值区别和详细说明来说,其能够编写一本书(如有时间也可专题详述),但是对FPGA工程师,对于verilog的编码而言,则只需要按照时序逻辑用“《=”非阻塞,组合逻辑用阻塞“=”赋值即可。不要挑战那些规律,试图通过语言的特性来生成特殊电路的尝试是不可取的,开个玩笑的话,是没有前途的,要把设计的精力放在通过可用的电路来实现需求上,不要舍本逐末。在数字电路设计中,我们需要的是一个确定的世界,“所见及所得”,不要让你所想的和综合编译工具得认识不一致。这也就是不要乱用和混用这两个赋值的原因。

(4)一个变量一个“家”

不要在两个always语句中同一个变量赋值。(这是必须的)

也尽量不要在同一个always语句中,对两个变量赋值。(这是可选的)

如果是一组信号,其有共同的控制条件,则在同一always语句中赋值能够减少代码行数,提高可读性,除此之外,最好分开来写。如果几个不太相关的信号在同一里面赋值,其可读性极差,在组合逻辑中,还容易产生latch。

而前者赋值方式,综合工具肯定会报错,这到不用很担心,因为能够报的错误时是最容易被发现的。俗语说:“咬人的狗不叫”,而对于FPGA设计来说“致命的BUG,从来不报错”。

(5)锁存

FPGA中不要有锁存器的产生。最容易产生的是在always(*)语句中,最后一定是所有分支条件都要描述并赋值,(一定要有最后的else)。状态机中,同样如此,不但需要有default的状态,每个状态的都要有所有的分支都要赋值。

锁存器,是FPGA设计的大敌,因为会导致非你想要的错误功能的产生,并且导致时序分析错误,就会产生前述的问题“所见不是所得”,并且综合工具不会报错。

如果你设计的电路功能,仿真正确,而实际工作不正常,有一部分的原因是生成了锁存器,如果设计很大,不容易查的话,可以打开综合报告,搜索“LATCH”关键词,查看是否有锁存器的产生,一句话“锁存器,必杀之”。

时序逻辑会产生锁存器吗?当然不会,时序逻辑综合结果必然是触发器,因此不用检查时序逻辑的分支条件。

综上:这是写在coding之前的话,编码的主要功能应该是用可靠的电路来描述FPGA功能和需求,不要试图通过语言的特性来描述功能,设计的主要精力应放在用已知的电路(组合逻辑,时序逻辑)描述未知功能。

猜您喜欢


EEPROM(电可擦可编程只读存储器)是非易失性存储器,应用于电子设备中。主要作用是存储数据,即使在断电情况下,数据也能保持不变。EEPROM的特点是可以进行多...
2010-02-18 00:00:00
分流器电阻作为电路中重要的测量元件,越来越受到关注。丰晶(Gausstek)作为知名的电子元件制造商,其分流器电阻产品因性能稳定、精度高而受到青睐。在市场上除了...
2013-09-17 10:26:30
电位器是常见的电气元件,应用于调节电流和电压。根据不同的结构和功能,电位器可以分为几种主要类型。按结构分类,电位器可分为旋转电位器和线性电位器。旋转电位器通过旋...
2015-07-25 00:00:00
RGB LED(内置IC)是集成了控制电路的多彩LED灯,应用于照明、装饰和显示等领域。其内置的IC使得RGB LED能够实现丰富的色彩变化和动态效果,用户可以...
2022-01-16 00:00:00
贴片电阻,因其体积小巧、易于自动化生产,广泛应用于各种电子电路中。想要快速识别贴片电阻,主要依靠其表面的标识,也就是阻值代码。 对于常见的三位数字代码,例如「1...
2024-11-26 11:29:29
背景介绍仿生功能电子技术是朝着开发与现实世界环境无缝集成的智能技术迈出的重要一步。受人类皮肤感官功能的启发,模仿人类皮肤特征的柔性传感器在商业开发和研究领域都...
2024-11-18 18:44:00
电路分析和电子工程中,功率和电阻是两个非常重要的物理量。正确计算功率和电阻不仅能帮助我们设计合理的电路,还能保证电器设备的安全运行。本文将详细介绍功率和电阻的计...
2025-11-29 14:30:43
当今快速发展的科技环境中,企业不断寻求创新解决方案来提升效率和竞争力。ESOP8_150MIL_EP作为一种新兴的产品,凭借其独特的优势,吸引了众多企业的关注。...
2025-02-24 09:42:23
国巨贴片电阻规格书中文版提供了国巨公司生产的各种贴片电阻的详细技术参数和性能指标。规格书涵盖了电阻的尺寸、阻值范围、功率、精度、温度系数等关键信息,方便工程师和...
2024-11-29 10:25:50
1、 引言:中压变频系统要求产生与分配多路SPWM脉冲,控制实时性要求较高,应用软件功能复杂,另外还需要控制多路A/D、D/A转换以及与上位机进行串口通讯输出...
2020-08-05 17:23:00