RTL 設(shè)計(jì)中的Verilog 代碼風(fēng)格

馮海濤，王 爽，周 剛

(中國電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽 110032)

1 引言

每個(gè)代碼編寫者都有自己的編寫習(xí)慣，而且都喜歡按照自己的習(xí)慣去編寫代碼。代碼風(fēng)格對(duì)綜合后的硬件結(jié)構(gòu)起至關(guān)重要的作用，相同功能不同風(fēng)格的代碼在綜合后可能會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)，具有不同的timing 和area。這就是RTL 設(shè)計(jì)工程師重視代碼風(fēng)格的原因所在。在這里主要講述一下組合電路和時(shí)序電路中比較常用并需要特別注意的語句。

2 設(shè)計(jì)組合電路的代碼風(fēng)格

2.1 if 語句

(1)if 語句的比較條件不可以用“x”，仿真時(shí)“x”被看做unkown 而產(chǎn)生錯(cuò)誤的仿真結(jié)果;綜合時(shí)“x”被看做false，產(chǎn)生與仿真相同的錯(cuò)誤。例如:

if(In_A［7:0］==8'b00xx11xx)D_Out=1'b1;

else D_Out=1'b0;

解決方法:

If((In _ A［7:6］==2'b00)＆＆ (In _A［3:2］==2'b11))D_Out=1'b1;else D_Out=1'b0;

(2)if 語句優(yōu)先級(jí)由下向上，越靠近下面的輸入在綜合時(shí)越靠近輸出，如下例和圖1 所示。

圖1 if 語句優(yōu)先級(jí)由下向上

(3)if…else…if 語句優(yōu)先級(jí)由上向下，越靠近上面的輸入在綜合時(shí)越靠近輸出，如下例和圖2 所示。

圖2 if…else…if 語句優(yōu)先級(jí)由上向下

2.2 case 語句

無優(yōu)先級(jí)，case的條件必須列全(full case)，如果不能列全就寫default 值，否則同樣會(huì)產(chǎn)生latch。

2.3 for 循環(huán)語句

for 循環(huán)語句可能被中止，而綜合不會(huì)，綜合會(huì)把for 循環(huán)全部條件下的電路翻譯出來。同時(shí)for 循環(huán)語句不能被時(shí)鐘沿觸發(fā)，而RTL 設(shè)計(jì)中多數(shù)要時(shí)鐘沿觸發(fā)，這樣的設(shè)計(jì)多用有限狀態(tài)機(jī)來完成。故不建議在RTL 設(shè)計(jì)中使用for 循環(huán)，但是在testbench 中可以使用。For 循環(huán)語句示例如下:

由于每次循環(huán)k 都被看做一個(gè)常數(shù)，所以不會(huì)綜合出減法器。綜合時(shí)循環(huán)鏈會(huì)被打開。上面的循環(huán)相當(dāng)于下面的程序:

3 設(shè)計(jì)時(shí)序電路時(shí)的代碼風(fēng)格

3.1 非阻塞賦值在時(shí)鐘沿觸發(fā)電路中

由時(shí)鐘沿觸發(fā)的電路分為時(shí)鐘上升沿觸發(fā)(posedge CLK)和時(shí)鐘下降沿觸發(fā)(negedge CLK);同時(shí)在時(shí)鐘沿觸發(fā)的電路中，賦值語句應(yīng)該使用非阻塞型。如下例所示:

3.2 時(shí)鐘沿觸發(fā)中的同步復(fù)位

3.3 時(shí)鐘沿觸發(fā)中的異步復(fù)位

3.4 門控時(shí)鐘

功耗的產(chǎn)生大部分在時(shí)鐘狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過門控時(shí)鐘關(guān)閉空閑電路的時(shí)鐘是減小功耗的有效方法。減小flip－flop時(shí)鐘端的transitions，能夠全面減小電路的功耗。如下例和圖3 所示。

圖3 門控時(shí)鐘

4 結(jié)束語

RTL 設(shè)計(jì)中的Verilog 代碼風(fēng)格更偏重的是，某一個(gè)電路，用那一種形式的語言描述，才能將電路描述得更準(zhǔn)確，綜合以后產(chǎn)生的電路更合理。以上列出的代碼編寫實(shí)例無法覆蓋代碼編寫的方方面面，還有很多細(xì)節(jié)問題，需要在實(shí)際編寫過程中加以考慮。并且有些規(guī)定也不是絕對(duì)的，需要靈活處理。但其實(shí)代碼風(fēng)格還包括遵循代碼編寫規(guī)范書寫的代碼，以及容易閱讀、理解、維護(hù)、修改、跟蹤調(diào)試、整理文檔等方面。總的方向是，努力寫整潔、可讀性好并且在綜合后電路也很合理的代碼。

［1］袁俊泉，孫敏琪，曹瑞，編著.Verilog HDL 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2002.11.

［2］夏宇聞，編著.Verilog 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003.7.