可编程逻辑
什么是Verilog HDL?
Verilog HDL (Hardware Description Language) 是一种硬件描述语言,可以在算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次上对数字系统建模。它可以描述设计的行为特性、数据流特性、结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。此外,verilog提供了编程语言接口,通过该接口用户可以在模拟、验证期间从外部访问设计,包括模拟的具体控制和运行。
Verilog 不仅定义了语法,而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。因此,用这种语言编写的模型能够使用 Verilog 仿真器进行验证。Verilog 从C语言中继承了多种操作符和结构,所以从结构上看两者有很多相似之处。
Verilog HDL是你在开发 FPGA 、ASIC 时使用的语言,跟开发软件使用 C语言一个道理。
Verilog是一种思维方式
先来谈一下怎样才能学好Verilog这个问题。有人说学Verilog很难,好像比C语言还要难学。有一定难度是真的,但并没有比别的语言更难学。我们刚开始学C语言的时候也觉得C语言很难,直到我们把思维方式转变过来了,把微机原理学好了,能模拟CPU的运行方式来思考问题了,就会发现C语言也没那么难了。所以这里面存在一个思维方式的转换的过程。这对于学Verilog来说也是一样的,只不过Verilog比C语言还要更加底层,我们只掌握了CPU的思维模式还不行,还需要再往下学一层“硬件威廉希尔官方网站 的思维模式”,才能更好的掌握硬件编程语言。
Verilog设计谨记
在学习Verilog过程中,总结了一些经验,为了保证Verilog HDL赋值语句的可综合性,在建模时应注意以下要点:
不使用初始化语句;
不使用延时语句;
不使用initial。
不使用#10
不使用循环次数不确定的语句,如:forever,while等;
强烈建议同步方式设计威廉希尔官方网站 ;
尽量采用行为语句完成设计;
always过程块描述组合逻辑,应在敏感信号表中列出所有的输入信号;
不能在一个以上的always过程块中对同一个变量赋值。而对同一个赋值对象不能既使用阻塞式赋值,又使用非阻塞式赋值;
除非是关键路径的设计,一般不采用调用门级元件来描述设计的方法,建议采用行为语句来完成设计;
所有的内部寄存器都应该可以被复位;
用户自定义原件(UDP元件)是不能被综合的;
在设计时总是记住时序问题 ;
在一个设计开始就要考虑到地电平或高电平复位、同步或异步复位、上升沿或下降沿触发等问题,在所有模块中都要遵守它 ;
在不同的情况下用if和case,最好少用if的多层嵌套(1层或2层比较合适,当在3层以上时,最好修改写法,因为这样不仅可以reduce area,而且可以获得好的timing);
同一个变量的赋值不能受多个时钟控制,也不能受两种不同的时钟条件(或者不同的时钟沿)控制。
所有的内部寄存器都应该能够被复位,在使用FPGA实现设计时,应尽量使用器件的全局复位端作为系统总的复位;
在锁存一个信号或总线时要小心,对于整个design,尽量避免使用latch,因为在DFT时很难test;
确信所有的信号被复位,在DFT时,所有的FlipFlop都是controllable;
永远不要再写入之前读取任何内部存储器(如SRAM);
从一个时钟到另一个不同的时钟传输数据时用数据缓冲,他工作像一个双时钟FIFO(是异步的),可以用Async SRAM搭建Async FIFO;
对时序逻辑描述和建模,应尽量使用非阻塞赋值方式。对组合逻辑描述和建模,既可以用阻塞赋值,也可以用非阻塞赋值。但在同一个过程块中,最好不要同时用阻塞赋值和非阻塞赋值;
在VHDL中二维数组可以使用,它是非常有用的。在VERILOG中他仅仅可以使用在测试模块中,不能被综合 ;
遵守register-in register-out规则 ;
像synopsys的DC的综合工具是非常稳定的,任何bugs都不会从综合工具中产生 ;
确保FPGA版本与ASIC的版本尽可能的相似,特别是SRAM类型,若版本一致是最理想的,但是在工作中FPGA版本一般用FPGA自带的SRAM,ASIC版本一般用厂商提供的SRAM;
如果不打算把变量推导成锁存器,那么必须在if语句或case语句的所有条件分支中都对变量明确地赋值。
在嵌入式存储器中使用BIST ;
避免混合使用上升沿和下降沿触发的触发器;
虚单元和一些修正威廉希尔官方网站 是必需的 ;
一些简单的测试威廉希尔官方网站 也是需要的,经常在一个芯片中有许多测试模块 ;
除非低功耗不要用门控时钟,强烈建议不要在design中使用gate clock ;
不要依靠脚本来保证设计。但是在脚本中的一些好的约束能够起到更好的性能(例如前向加法器);
如果时间充裕,通过时钟做一个多锁存器来取代用MUX ;
不要用内部tri-state, ASIC需要总线保持器来处理内部tri-state,如IO cell;
在top level中作pad insertion ;
选择pad时要小心(如上拉能力,施密特触发器,5伏耐压等),选择合适的IO cell ;
小心由时钟偏差引起的问题 ;
不要试着产生半周期信号 ;
如果有很多函数要修正,请一个一个地作,修正一个函数检查一个函数 ;
在一个计算等式中排列每个信号的位数是一个好习惯,即使综合工具能做 ;
不要使用HDL提供的除法器 ;
削减不必要的时钟。它会在设计和布局中引起很多麻烦,大多数FPGA有1-4个专门的时钟通道。
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