verilog中的可綜合邏輯和不可綜合邏輯


 

一、verilog語法,可否綜合總體有以下區分:

(1)所有綜合工具都支持的結構:always,assign,begin,end,case,wire,tri,supply0,supply1,reg,integer,default,for,function,and,nand,or,nor,xor,xnor,buf,not,bufif0,bufif1,notif0,notif1,if,inout,input,instantitation,module,negedge,posedge,operators,output,parameter。

        可綜合的運算符包括:> , <  , >=  , <= , == , != , >>, << (位移量為變量,則會綜合出通用位移器), &,  |,  ^ , +, - ,*, /(某些綜合工具可能不支持)

                                           {[ ],[ ]} :部分選取和位選取操作,這個有點復雜。

                                                         部分選取僅支持常量部分選取。如:                                                          

 1 module PartSelect(
 2    in_a, 
 3    in_b ,
 4    out_c);
 5 
 6    input [3:0] in_a, in_b;
 7    output [3:0] out_c;
 8 
 9    assign out_c[2:0] = {in_a[2],in_b[3:2]};
10 
11 endmodule
12 //  out_c[2:0] 和 in_b[3:2]即為部分選取    

                                                       位選取支持常量和非常量選取,非常量選取時會生成多路選擇器或譯碼器。如:

 1 //常量位選取
 2 module ConstantBitSelect(
 3   in_a,
 4   in_b,
 5   in_c,
 6   out_d
 7 );
 8 
 9   input [3:0] in_a,in_b,in_c;
10   output [3:0] out_d;
11 
12   assign out_d[2:0] = {in_a[2],in_b[1:0]};
13   assign out_d[3] = in_c[2];
14 endmodule
15 //這里in_a[2],out_d[3] , in_c[2]都是位選取。
 1 module NotConstantBitSelectRight(
 2   Data,
 3   Index,
 4   Dout
 5 );
 6   input [0:3] Data;
 7   input [1:2] Index;
 8   output Dout;
 9 
10   assign Dout=Data[Index];    //選取Data其中一位賦值給Dout
11 endmodule
12 //綜合的網表如下圖。這里的非常量下標位選取產生了多路選擇器。

 

 1 module NotConstantBitSelectLeft(
 2   Mem,
 3   Store,
 4   Addr
 5 );
 6   output[7:0] Mem;
 7   input Store;
 8   input [1:3]Addr;
 9   
10   assign Mem[Addr]=Store;  //將Mem其中某一位修改為Store
11 endmodule
12 //綜合網表如下圖,這里非常量下標的位選擇生成了譯碼器

 (2)所有綜合工具都不支持的結構:time,defparam,$finish,fork,join,initial,delays,UDP,wait。

        不可綜合的運算符包括: === , !==  ,   {[ ],[ ]} (非常量部分選取)

 (3)有些工具支持有些工具不支持的結構:casex,casez,wand,triand,wor,trior,real,disable,forever,arrays,memories,repeat,task,while。

 二、建立可綜合模型的原則

    要保證Verilog HDL賦值語句的可綜合性,在建模時應注意以下要點:

    (1)不使用initial。

    (2)不使用#10。

    (3)不使用循環次數不確定的循環語句,如forever、while等。

    (4)不使用用戶自定義原語(UDP元件)。

    (5)盡量使用同步方式設計電路。

    (6)除非是關鍵路徑的設計,一般不采用調用門級元件來描述設計的方法,建議采用行為語句來完成設計。

    (7)用always過程塊描述組合邏輯,應在敏感信號列表中列出所有的輸入信號。

    (8)所有的內部寄存器都應該能夠被復位,在使用FPGA實現設計時,應盡量使用器件的全局復位端作為系統總的復位。

    (9)對時序邏輯描述和建模,應盡量使用非阻塞賦值方式。對組合邏輯描述和建模,既可以用阻塞賦值,也可以用非阻塞賦值。但在同一個過程塊中,最好不要同時用阻塞賦值和非阻塞賦值。

    (10)不能在一個以上的always過程塊中對同一個變量賦值。而對同一個賦值對象不能既使用阻塞式賦值,又使用非阻塞式賦值。

    (11)如果不打算把變量推導成鎖存器,那么必須在if語句或case語句的所有條件分支中都對變量明確地賦值。

    (12)避免混合使用上升沿和下降沿觸發的觸發器。

    (13)同一個變量的賦值不能受多個時鍾控制,也不能受兩種不同的時鍾條件(或者不同的時鍾沿)控制。

    (14)避免在case語句的分支項中使用x值或z值。

三、 不能綜合的語句:

 (1)initial                   

    只能在test bench中使用,不能綜合。(我用ISE9.1綜合時,有的簡單的initial也可以綜合,不知道為什么)

 (2)events                  

    event在同步test bench時更有用,不能綜合。

(3)real                       

    不支持real數據類型的綜合。

 (4)time                          

    不支持time數據類型的綜合。

 (5)force 和release      

    不支持force和release的綜合。

 (6)assign 和deassign     

    不支持對reg 數據類型的assign或deassign進行綜合,支持對wire數據類型的assign或deassign進行綜合。

 (7)fork join          

不可綜合,可以使用非塊語句達到同樣的效果。

 (8)primitives                

    支持門級原語的綜合,不支持非門級原語的綜合。

 (9)table                    

    不支持UDP 和table的綜合。

 (10)敏感列表里同時帶有posedge和negedge

   如:always @(posedge clk or negedge clk) begin...end

   這個always塊不可綜合。

 (11)同一個reg變量被多個always塊驅動

 (12)延時

   以#開頭的延時不可綜合成硬件電路延時,綜合工具會忽略所有延時代碼,但不會報錯。

   如:a=#10 b;

   這里的#10是用於仿真時的延時,在綜合的時候綜合工具會忽略它。也就是說,在綜合的時候上式等同於a=b;

 (13)與X、Z的比較

  可能會有人喜歡在條件表達式中把數據和X(或Z)進行比較,殊不知這是不可綜合的,綜合工具同樣會忽略。所以要確保信號只有兩個狀態:0或1。


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