可编程逻辑培训——Verilog 语言基础

Zedd · 发表于 2018-11-5 09:08

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可编程逻辑培训——Verilog 语言基础

先记下来：
1、不使用初始化语句；
2、不使用延时语句；
3、不使用循环次数不确定的语句，如：forever，while等；
4、尽量采用同步方式设计电路；
5、尽量采用行为语句完成设计；
6、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；
7、所有的内部寄存器都应该可以被复位；
8、用户自定义原件（UDP元件）是不能被综合的。
一：基本
Verilog中的变量有线网类型和寄存器类型。线网型变量综合成wire，而寄存器可能综合成WIRE，锁存器和触发器，还有可能被优化掉。
二：verilog语句结构到门级的映射
1、连续性赋值：assign
连续性赋值语句逻辑结构上就是将等式右边的驱动左边的结点。因此连续性赋值的目标结点总是综合成由组合逻辑驱动的结点。Assign语句中的延时综合时都将忽视。
2、过程性赋值：
过程性赋值只出现在always语句中。
阻塞赋值和非阻塞赋值就该赋值本身是没有区别的，只是对后面的语句有不同的影响。
建议设计组合逻辑电路时用阻塞赋值，设计时序电路时用非阻塞赋值。
过程性赋值的赋值对象有可能综合成wire, latch,和flip-flop，取决于具体状况。如，时钟控制下的非阻塞赋值综合成flip-flop。
过程性赋值语句中的任何延时在综合时都将忽略。
建议同一个变量单一地使用阻塞或者非阻塞赋值。
3、逻辑操作符：
逻辑操作符对应于硬件中已有的逻辑门，一些操作符不能被综合：===、!==。
4、算术操作符：
Verilog中将reg视为无符号数，而integer视为有符号数。因此，进行有符号操作时使用integer,使用无符号操作时使用reg。
5、进位：
通常会将进行运算操作的结果比原操作数扩展一位，用来存放进位或者借位。如：
Wire [3:0] A,B;
Wire [4:0] C;
Assign C=A+B;
C的最高位用来存放进位。
6、关系运算符：
关系运算符：<,>,<=,>=
和算术操作符一样，可以进行有符号和无符号运算，取决于数据类型是reg，net还是integer。
7、相等运算符：==，！=
注意：===和！==是不可综合的。
可以进行有符号或无符号操作，取决于数据类型
8、移位运算符：
左移，右移，右边操作数可以是常数或者是变量，二者综合出来的结果不同。
9、部分选择：
部分选择索引必须是常量。
10、BIT选择：
BIT选择中的索引可以用变量，这样将综合成多路（复用）器。
11、敏感表：Always过程中，所有被读取的数据，即等号右边的变量都要应放在敏感表中，不然，综合时不能正确地映射到所用的门。
12、IF：
如果变量没有在IF语句的每个分支中进行赋值，将会产生latch。如果IF语句中产生了latch，则IF的条件中最好不要用到算术操作。Case语句类似。Case的条款可以是变量。
如果一个变量在同一个IF条件分支中先赎值然后读取，则不会产生latch。如果先读取，后赎值，则会产生latch。
13、循环：
只有for-loop语句是可以综合的。
14、设计时序电路时，建议变量在always语句中赋值，而在该always语句外使用，使综合时能准确地匹配。建议不要使用局部变量。
15、不能在多个always块中对同一个变量赎值
16、函数
函数代表一个组合逻辑，所有内部定义的变量都是临时的，这些变量综合后为wire。
17、任务：
任务可能是组合逻辑或者时序逻辑，取决于何种情况下调用任务。
18、Z：
Z会综合成一个三态门，必须在条件语句中赋值
19、参数化设计：
优点：参数可重载，不需要多次定义模块

*基本原则
设计时应该把你的系统划分为计数器,触发器,时序机,组合逻辑等等可综合的单元,对此不同的IC公司和EDA开发商可能根据自己的见解和经验提出不同的要求,并且对verilog程序的细节进行自己的规定,但有一点是对的:即写硬件描述语言不象写C语言那样符合语法就行.单单符合verilog语法的程序可能被拒绝综合,甚至被拒绝模拟;
*最外层可以写什么?
这里所说的最外层是指module语句后的第一层,在这一层可以写这些可执行语句:
assign和nand等定义组合逻辑的语句,
always语句,
模块引用语句,
一些以"$"开头的系统定义语句.
特别注意不可以写if语句.if语句只能放在always内部.
不推荐写wait语句，因为不能综合.
*不可以在多个always语句中对一个信号赋值.
1.强烈建议用同步设计
2.在设计时总是记住时序问题
3.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
4.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reducearea，而且可以获得好的timing）
5.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。
6.确信所有的信号被复位，在DFT时，所有的FlipFlop都是controllable，
7.永远不要再写入之前读取任何内部存储器（如SRAM）
8.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AsyncSRAM搭建AsyncFIFO。
9.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
10.遵守register-inregister-out规则
11.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
12.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。
13.在嵌入式存储器中使用BIST
14.虚单元和一些修正电路是必需的
15.一些简单的测试电路也是需要的，经常在一个芯片中有许多测试模块
16.除非低功耗不要用门控时钟，强烈建议不要在design中使用gateclock
17.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）
18.如果时间充裕，通过时钟做一个多锁存器来取代用MUX
19.不要用内部tri-state,ASIC需要总线保持器来处理内部tri-state，如IOcell。
20.在toplevel中作padinsertion
21.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IOcell
22.小心由时钟偏差引起的问题
23.不要试着产生半周期信号
24.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
25.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
26.不要使用HDL提供的除法器
27.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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