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FPGA设计的重要规范和经验精华--第1页
从大学时代第一次接触FPGA至今已有10多年的时间。至今记得当初第一次在
EDA实验平台上完成数字秒表,抢答器,密码锁等实验时,那个兴奋劲。当时由
于没有接触到HDL硬件描述语言,设计都是在MAX+plusII原理图环境下用
74系列逻辑器件搭建起来的。后来读研究生,工作陆陆续续也用过QuartusII,
Foundation,ISE,Libero,并且学习了verilogHDL语言,学习的过程中也慢
慢体会到verilog的妙用,原来一小段语言就能完成复杂的原理图设计,而且语
言的移植性可操作性比原理图设计强很多。
工作过的朋友肯定知道,公司里是很强调规范的,特别是对于大的设计(无
论软件还是硬件),不按照规范走几乎是不可实现的。逻辑设计也是这样:如果
不按规范做的话,过一个月后调试时发现有错,回头再看自己写的代码,估计很
多信号功能都忘了,更不要说检错了;如果一个项目做了一半一个人走了,接班
的估计得从头开始设计;如果需要在原来的版本基础上增加新功能,很可能也得
从头来过,很难做到设计的可重用性。在逻辑方面,我觉得比较重要的规范有这
些:
FPGA设计的重要规范和经验精华--第1页
FPGA设计的重要规范和经验精华--第2页
1.设计必须文档化。要将设计思路,详细实现等写入文档,然后经过严格评
审通过后才能进行下一步的工作。这样做乍看起来很花时间,但是从整个项目过
程来看,绝对要比一上来就写代码要节约时间,且这种做法可以使项目处于可控、
可实现的状态。
2.代码规范。
如果在另一个设计中的时钟是40ns,复位周期不变,我们只需对
CLK_PERIOD进行重新例化就行了,从而使得代码更加易于重用。b.信号命名
要规范化。
1)信号名一律小写,参数用大写。
2)对于低电平有效的信号结尾要用_n标记,如rst_n。
3)端口信号排列要统一,一个信号只占一行,最好按输入输出及从哪个模
块来到哪个模块去的关系排列,这样在后期仿真验证找错时后方便很多。
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4)一个模块尽量只用一个时钟,这里的一个模块是指一个module或者
是一个entity。在多时钟域的设计中涉及到跨时钟域的设计中最好有专门一个模
块做时钟域的隔离。这样做可以让综合器综合出更优的结果。
5)尽量在底层模块上做逻辑,在高层尽量做例化,顶层模块只能做例化,
禁止出现任何胶连逻辑(gluelogic),哪怕仅仅是对某个信号取反。理由同上。
6)在FPGA的设计上禁止用纯组合逻辑产生latch,带D触发器的latch
的是允许的,比如配置寄存器就是这种类型。
7)一般来说,进入FPGA的信号必须先同步,以提高系统工作频率(板
级)。
8)所有模块的输出都要寄存器化,以提高工作频率,这对设计做到时序收
敛也是极有好处的。
9)除非是低功耗设计,不然不要用门控时钟--这会增加设计的不稳定性,
在要用到门控时钟的地方,也要将门控信号用时钟的下降沿打一拍再输出与时
钟相与。
10)禁止用计数器分频后的信号做其它模块的时钟,而要用改成时钟使能的
方式,否则这种时钟满天飞的方式对设计的可靠性极为不利,也大大增加了静态
时
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