Verilog HDL语言的一些重要概念

转自：21IC XILINX FPGA 论坛 作者：金猴


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。

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。因些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

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

四：模块优化
1、资源共享：
当进程涉及到共用ALU时，要考虑资源分配问题。可以共享的操作符主要有：关系操作符、加减乘除操作符。通常乘和加不共用ALU，乘除通常在其内部共用。

2、共用表达式：
如：C=A+B;
D=G+(A+B);
两者虽然有共用的Ａ＋Ｂ，但是有些综合工具不能识别．可以将第二句改为：D=G+C；这样只需两个加法器．

3、转移代码：
如循环语句中没有发生变化的语句移出循环．

4、避免latch：
两种方法：1、在每一个IF分支中对变量赋值。2、在每一个IF语句中都对变量赋初值。

5：模块：
综合生成的存储器如ROM或RAM不是一种好方法。最好用库自带的存储器模块。

五、验证：
１、敏感表：
在always语句中，如果敏感表不含时钟，最好将所有的被读取的信号都放在敏感表中。

２、异步复位：
建议不要在异步时对变量读取，即异步复位时，对信号赎以常数值。