大神教你如何做好邏輯設(shè)計(jì)

　　規(guī)范很重要

　　工作過(guò)的朋友肯定知道，公司里是很強(qiáng)調(diào)規(guī)范的，特別是對(duì)于大的設(shè)計(jì)(無(wú)論軟件還是硬件)，不按照規(guī)范走幾乎是不可實(shí)現(xiàn)的。邏輯設(shè)計(jì)也是這樣：如果不按規(guī)范做的話，過(guò)一個(gè)月后調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)，回頭再看自己寫的代碼，估計(jì)很多信號(hào)功能都忘了，更不要說(shuō)檢錯(cuò)了;如果一個(gè)項(xiàng)目做了一半一個(gè)人走了，接班的估計(jì)得從頭開(kāi)始設(shè)計(jì);如果需要在原來(lái)的版本基礎(chǔ)上增加新功能，很可能也得從頭來(lái)過(guò)，很難做到設(shè)計(jì)的可重用性。

　　在邏輯方面，我覺(jué)得比較重要的規(guī)范有這些：

　　1.設(shè)計(jì)必須文檔化。要將設(shè)計(jì)思路，詳細(xì)實(shí)現(xiàn)等寫入文檔，然后經(jīng)過(guò)嚴(yán)格評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)后才能進(jìn)行下一步的工作。這樣做乍看起來(lái)很花時(shí)間，但是從整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程來(lái)看，絕對(duì)要比一上來(lái)就寫代碼要節(jié)約時(shí)間，且這種做法可以使項(xiàng)目處于可控、可實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)。

　　2.代碼規(guī)范。

　　a.設(shè)計(jì)要參數(shù)化。比如一開(kāi)始的設(shè)計(jì)時(shí)鐘周期是30ns，復(fù)位周期是5個(gè)時(shí)鐘周期，我們可以這么寫：

　　parameter CLK_PERIOD = 30;

　　parameter RST_MUL_TIME = 5;

　　parameter RST_TIME = RST_MUL_TIME * CLK_PERIOD;

　　...

　　rst_n = 1'b0;

　　# RST_TIME rst_n = 1'b1;

　　...

　　# CLK_PERIOD/2 clk <= ~clk;

　　如果在另一個(gè)設(shè)計(jì)中的時(shí)鐘是40ns，復(fù)位周期不變，我們只需對(duì)CLK_PERIOD進(jìn)行重新例化就行了，從而使得代碼更加易于重用。

　　b.信號(hào)命名要規(guī)范化。

　　1) 信號(hào)名一律小寫，參數(shù)用大寫。

　　2) 對(duì)于低電平有效的信號(hào)結(jié)尾要用_n標(biāo)記，如rst_n。

　　3) 端口信號(hào)排列要統(tǒng)一，一個(gè)信號(hào)只占一行，最好按輸入輸出及從哪個(gè)模塊來(lái)到哪個(gè)模塊去的關(guān)系排列，這樣在后期仿真驗(yàn)證找錯(cuò)時(shí)后 方便很多。如：

　　module a(

　　//input

　　clk,

　　rst_n, //globle signal

　　wren,

　　rden,

　　avalon_din, //related to avalon bus

　　sdi, //related to serial port input

　　//output

　　data_ready,

　　avalon_dout, //related to avalon bus

　　...

　　);

　　4) 一個(gè)模塊盡量只用一個(gè)時(shí)鐘，這里的一個(gè)模塊是指一個(gè)module或者是一個(gè)entity。在多時(shí)鐘域的設(shè)計(jì)中涉及到跨時(shí)鐘域的設(shè)計(jì)中最好有專門一個(gè)模塊做時(shí)鐘域的隔離。這樣做可以讓綜合器綜合出更優(yōu)的結(jié)果。

　　5) 盡量在底層模塊上做邏輯，在高層盡量做例化，頂層模塊只能做例化，禁止出現(xiàn)任何膠連邏輯(glue logic)，哪怕僅僅是對(duì)某個(gè)信號(hào)取反。理由同上。

　　6) 在FPGA的設(shè)計(jì)上禁止用純組合邏輯產(chǎn)生latch，帶D觸發(fā)器的latch的是允許的，比如配置寄存器就是這種類型。

　　7) 一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)入FPGA的信號(hào)必須先同步，以提高系統(tǒng)工作頻率(板級(jí))。

　　8)所有模塊的輸出都要寄存器化，以提高工作頻率，這對(duì)設(shè)計(jì)做到時(shí)序收斂也是極有好處的。

　　9) 除非是低功耗設(shè)計(jì)，不然不要用門控時(shí)鐘--這會(huì)增加設(shè)計(jì)的不穩(wěn)定性，在要用到門控時(shí)鐘的地方，也要將門控信號(hào)用時(shí)鐘的下降沿 打一拍再輸出與時(shí)鐘相與。

　　clk_gate_en -------- ----

　　-----------------|D Q |------------------| gate_clk

　　_out

　　| | ---------| )--------

　　-

　　------o|> | | | /

　　clk | -------- | ----

　　------------------------------------

　　10)禁止用計(jì)數(shù)器分頻后的信號(hào)做其它模塊的時(shí)鐘，而要用改成時(shí)鐘使能的方式，否則這種時(shí)鐘滿天飛的方式對(duì)設(shè)計(jì)的可靠性極為不利，也大大增加了靜態(tài)時(shí)序分析的復(fù)雜性。如FPGA的輸入時(shí)鐘是25M的，現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部要通過(guò)RS232與PC通信，要以rs232_1xclk的速率發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　不要這樣做：

　　always (posedge rs232_1xclk or negedge rst_n)

　　begin

　　...

　　end

　　而要這樣做：

　　always (posedge clk_25m or negedge rst_n)

　　begin

　　...

　　else if ( rs232_1xclk == 1'b1 )

　　...

　　end