FPGA設計經(jīng)驗談

　　上面這段always實(shí)現的是帶同步清零端的串并轉換移位寄存器，位寬為width，下圖為8位電路模型

　　當你具備了一定的識代碼能力之后，你會(huì )發(fā)現原來(lái)Verilog不是那么的枯燥，只不過(guò)是一個(gè)個(gè)電路模型的拼搭而已。

　　2)組合邏輯中的if...else...與case

　　對于多輸入端的組合邏輯來(lái)說(shuō)，如果不需要考慮優(yōu)先級應該盡量采用case語(yǔ)句來(lái)描述，這樣綜合出來(lái)的電路并行度要大一些，如果采用if...else...結構，綜合出來(lái)的電路都是串行的，增大了信號時(shí)延路徑。降低寄存器間組合路徑的延遲是提高系統工作頻率的主要手段，因此在完成相同功能的前提下應該盡量使用并行結構邏輯。

　　可以看出，并行模式比串行模式少了一級延時(shí)路徑，隨著(zhù)輸入端的增多，串行邏輯將比并行邏輯產(chǎn)生更多的延時(shí)路徑。

　　3)用數學(xué)思維來(lái)簡(jiǎn)化設計邏輯

　　學(xué)習FPGA不僅邏輯思維很重要，好的數學(xué)思維也能讓你的設計化繁為簡(jiǎn)，所以啊，那些看見(jiàn)高數就頭疼的童鞋需要重視一下這門(mén)課哦。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，比如有兩個(gè)32bit的數據X[31:0]與Y[31:0]相乘。當然，無(wú)論Altera還是Xilinx都有現成的乘法器IP核可以調用，這也是最簡(jiǎn)單的方法，但是兩個(gè)32bit的乘法器將耗費大量的資源。那么有沒(méi)有節省資源，又不太復雜的方式來(lái)實(shí)現呢?我們可以稍做修改：

　　將X[31:0]拆成兩部分X1[15:0]和X2[15:0]，令X1[15:0]=X[31:16]，X2[15:0]=X[15:0]，則X1左移16位后與X2相加可以得到X;同樣將Y[31:0]拆成兩部分Y1[15:0]和Y2[15:0]，令Y1[15:0]=Y[31:16]，Y2[15:0]=Y[15:0]，則Y1左移16位后與Y2相加可以得到Y;則X與Y的相乘可以轉化為X1和X2分別與Y1和Y2相乘，這樣一個(gè)32bit*32bit的乘法運算轉換成了四個(gè)16bit*16bit的乘法運算和三個(gè)32bit的加法運算。轉換后的占用資源將會(huì )減少很多，有興趣的童鞋，不妨綜合一下看看，看看兩者差多少。

　　4)時(shí)鐘與觸發(fā)器的關(guān)系

　　“時(shí)鐘是時(shí)序電路的控制者”這句話(huà)太經(jīng)典了，可以說(shuō)是FPGA設計的圣言。FPGA的設計主要是以時(shí)序電路為主，因為組合邏輯電路再怎么復雜也變不出太多花樣，理解起來(lái)也不沒(méi)太多困難。但是時(shí)序電路就不同了，它的所有動(dòng)作都是在時(shí)鐘一拍一拍的節奏下轉變觸發(fā)，可以說(shuō)時(shí)鐘就是整個(gè)電路的控制者，控制不好，電路功能就會(huì )混亂。打個(gè)比方，時(shí)鐘就相當于人體的心臟，它每一次的跳動(dòng)就是觸發(fā)一個(gè)CLK，向身體的各個(gè)器官供血，維持著(zhù)機體的正常運作，每一個(gè)器官體統正常工作少不了組織細胞的構成，那么觸發(fā)器就可以比作基本單元組織細胞。時(shí)序邏輯電路的時(shí)鐘是控制時(shí)序邏輯電路狀態(tài)轉換的“發(fā)動(dòng)機”，沒(méi)有它時(shí)序邏輯電路就不能正常工作，因為時(shí)序邏輯電路主要是利用觸發(fā)器存儲電路的狀態(tài)，而觸發(fā)器狀態(tài)變換需要時(shí)鐘的上升或下降沿!由此可見(jiàn)時(shí)鐘在時(shí)序電路中的核心作用!