Verilog 可綜合設(shè)計(jì)與不可綜合設(shè)計(jì)的區(qū)分

Verilog HDL(硬件描述語(yǔ)言)是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)領(lǐng)域廣泛使用的語(yǔ)言，用于描述數(shù)字電路和系統(tǒng)的行為。在Verilog設(shè)計(jì)中，一個(gè)重要的概念是可綜合性與不可綜合性。區(qū)分這兩者對(duì)于確保設(shè)計(jì)能夠成功轉(zhuǎn)化為實(shí)際的硬件電路至關(guān)重要。本文將深入探討Verilog中的可綜合設(shè)計(jì)與不可綜合設(shè)計(jì)，并解釋其區(qū)別。

Verilog HDL的可綜合性

定義與重要性

可綜合設(shè)計(jì)是指那些能夠通過(guò)EDA工具自動(dòng)轉(zhuǎn)化為硬件邏輯(如與、或、非門等)的Verilog代碼。這一過(guò)程稱為綜合，它將HDL代碼轉(zhuǎn)化為門級(jí)網(wǎng)表，進(jìn)而可以映射到具體的硬件電路上?？删C合性是確保設(shè)計(jì)最終能夠在硬件上實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

可綜合語(yǔ)句示例

基本邏輯操作：如加法器(a <= b + c;)、多路選擇器(a = in ? b : c;)和條件語(yǔ)句(if、case)等，都是典型的可綜合語(yǔ)句。

時(shí)序邏輯：通過(guò)always塊描述的時(shí)序邏輯，如觸發(fā)器(Flip-Flops)和寄存器，只要使用正確的非阻塞賦值(<=)，通常也是可綜合的。

不可綜合語(yǔ)句示例

延時(shí)語(yǔ)句：如#10，這類語(yǔ)句描述的是仿真時(shí)的延時(shí)，沒(méi)有直接的硬件對(duì)應(yīng)，因此不可綜合。

initial塊：initial塊常用于仿真時(shí)初始化信號(hào)或控制激勵(lì)信號(hào)的時(shí)序，但在硬件實(shí)現(xiàn)中沒(méi)有對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)，因此不可綜合。

系統(tǒng)任務(wù)：如$display、$fopen等，這些系統(tǒng)任務(wù)主要用于仿真過(guò)程中的信息輸出和文件操作，并非用于描述硬件行為，因此不可綜合。

區(qū)分可綜合與不可綜合設(shè)計(jì)的原則

抽象層次

Verilog允許在不同的抽象層次上對(duì)電路進(jìn)行建模，包括算法級(jí)、寄存器傳輸級(jí)(RTL)、門級(jí)等。通常，RTL級(jí)及更低層次的描述更容易被綜合工具支持。算法級(jí)描述雖然能更直觀地表達(dá)設(shè)計(jì)思想，但往往包含不能直接轉(zhuǎn)化為硬件邏輯的語(yǔ)句，因此可綜合性較差。

語(yǔ)句類型

可綜合語(yǔ)句：主要包括基本邏輯操作、時(shí)序邏輯描述(使用非阻塞賦值)、條件語(yǔ)句(避免在條件中包含z或x的比較)、循環(huán)語(yǔ)句(確保循環(huán)次數(shù)確定)等。

不可綜合語(yǔ)句：主要包括延時(shí)語(yǔ)句、initial塊、系統(tǒng)任務(wù)、并行語(yǔ)句(如fork、join，除非用于描述可綜合的并行結(jié)構(gòu))、強(qiáng)制賦值(force、release)等。

設(shè)計(jì)原則

在編寫Verilog代碼時(shí)，應(yīng)明確區(qū)分可綜合與不可綜合部分。對(duì)于可綜合設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格遵循EDA工具的語(yǔ)法和規(guī)則，確保所有語(yǔ)句都能被正確綜合。對(duì)于不可綜合部分，則主要用于仿真驗(yàn)證，幫助設(shè)計(jì)人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并優(yōu)化設(shè)計(jì)。

應(yīng)用場(chǎng)景

在電子開(kāi)發(fā)行業(yè)中，Verilog HDL的開(kāi)發(fā)工作通常分為兩類：一類是可綜合功能模塊開(kāi)發(fā)，另一類是專門用于測(cè)試的仿真模塊開(kāi)發(fā)?？删C合設(shè)計(jì)旨在將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為實(shí)際的硬件電路，而仿真設(shè)計(jì)則用于驗(yàn)證和優(yōu)化這些電路的行為。

結(jié)論

Verilog HDL的可綜合性與不可綜合性設(shè)計(jì)在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域具有重要地位。了解并區(qū)分這兩者對(duì)于確保設(shè)計(jì)能夠成功轉(zhuǎn)化為硬件電路至關(guān)重要。通過(guò)遵循一定的設(shè)計(jì)原則和規(guī)則，設(shè)計(jì)人員可以編寫出既高效又可綜合的Verilog代碼，為數(shù)字電路和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供有力支持。在未來(lái)的發(fā)展中，隨著EDA工具的不斷進(jìn)步和硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜度的提高，對(duì)Verilog HDL的可綜合性與不可綜合性設(shè)計(jì)的理解將更加深入和全面。