首页 > 代码库 > 学习FPGA100个值得注意的要点（转载）
学习FPGA100个值得注意的要点（转载）
1.FPGA不是编程语言，而是一种可综合的硬件描述语言。
2.Verilog 支持两种进程initial和always进程
3.阻塞与非阻塞指的相对于进程本身而言的。
4.使用进程模块的电路类型：
组合电路-----对组合逻辑中使用的所有输入敏感
例子：
always@（a or b or sel）
时序电路-----仅对时钟和控制信号敏感
例子：
always @（posedge clk or negedge clr）
5.可以用case语句完成多路选择器的功能。
6.verilog中有两类子程序：
函数和任务
函数-----根据输入返回一个值
-----产生组合逻辑
-----用在表达式中：assign mult_out=mult(ina,inb);
-----函数是组合逻辑，不能含有任何延时，事件，或者时序控制声明，至少有一个输入变量
总是返回一个变量
-----可以调用函数，但是不能调用任务。
任务-----可以是组合或者寄存器
-----以声明的形式调用任务：stm_out（nxt,first,sel,filter）;
-----与其他编程语言中的任务相似
-----与函数不同任务不需要传递参数，而函数要传递参数
-----可以调用任务和函数。
----- 可以含有任何延时，事件，或者时序控制声明
-----返回零个或者多个数值
7.可综合的verilog语法子集是指用硬件可以实现的语法。力求用最简单的语言实现最复杂的硬件电路。
8.硬件都有相应的输入输出的接口，或者是输入或者是输出，或者是输入输出。
9.reg型是指组合逻辑里面的一个寄存数据的，wire是组合逻辑里面的一条连线。
10. define定义了一个参数，在整个工程里面都是有效地。parameter定义的一个参数
只在这个文件里面进行适用的。
11.各种逻辑操作符，移位操作符，算术操作符大多是课综合的。
12.assign 一般是只针对于组合逻辑，而always语句既可以用于组合逻辑
又可以用于时序逻辑，always模块的敏感表，如果是电平，则为组合逻辑
如果是沿信号posedge或者negedge 则为时序逻辑。
13.begin-------end和C语言里面的{}是类似的 。
14.for 语句 -----循环 因为综合出来的结果可能比较浪费资源
所以就一般用的比较少，但是在一些特定的设计中可以起到
事半功倍的效果。
15.total logic element总共消耗的逻辑单元。
16. 行为级仿真可以理解为功能仿真（前仿真）；布局布线后仿真可以理解为时序仿真（后仿真）
17.第一个写的非常好的代码 如下：注意其中clk_div_r和cnt为什么被定义成reg型的，并且对应的含义是什么
module clkdiv(
clk,rst_n,
clk_div
);
input clk; //50MHz
input rst_n; //低电平复位信号
output clk_div; //分频信号，连接到蜂鸣器
//---------------------------------------------------
reg[19:0] cnt; //分频计数器
always @ (posedge clk or negedge rst_n) //异步复位
if(!rst_n) cnt <= 20‘d0;
else cnt <= cnt+1‘b1; //寄存器cnt 20ms循环计数
//----------------------------------------------------
reg clk_div_r; //clk_div信号值寄存器
always @ (posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n) clk_div_r <= 1‘b0;
else if(cnt == 20‘hfffff) clk_div_r <= ~clk_div_r; //每20ms让clk_div_r值翻转一次
assign clk_div = clk_div_r;
endmodule
18.时序逻辑中时钟和复位信号是必须的。
19.注意wire赋值的一个问题如下：
wire[2:0] key_an=key_rst_r&(~key_rst)
其相当于如下的一个赋值语句
wire[2:0] key_an;
assign key_an=key_rst_r&(~key_rst);
其实现的效果是一样的。 此种方法为： 脉冲边沿检测法
20. 实际工作中，除了描述仿真测试激励（Testbench）时使用for循环语句外，
极少在RTL级编码中使用for循环，这是因为for循环会被综合器展开为所有变量情况
的执行语句，每个变量独立占用寄存器资源，不能有效的复用硬件逻辑资源，
造成巨大的浪费。一般常用case语句代替。
21. FPGA一般触发器资源比较丰富，而CPLD组合逻辑资源更丰富。
22.异步电路和同步时序电路的区别异步电路:
电路核心逻辑有用组合电路实现；?????? 异步时序电路的最
大缺点是容易产生毛刺；?????? 不利于器件移植；?????? 不利于静态时序分析（STA）、
验证设计时序性能。同步时序电路:?????? 电路核心逻辑是用各种触发器实现；
?????? 电路主要信号、输出信号等都是在某个时钟沿驱动触发器产生的；??????
同步时序电路可以很好的避免毛刺；?????? 利于器件移植；
利于静态时序分析（STA）、验证设计时序性能。
23.led_value_r; // LED值寄存器（可以理解为LED的输出寄存器）
24.assign {led3,led2,led1,led0} = ~led_value_r;
//注意这个赋值语句的特点和优点所在。
25.注意在FPGA里面计数器计时到了，即计数器计数到某一位了，就相当于单片机里的延时的功能。
要求注意。
26.如下所示的是一个组合逻辑的功能实现的一个实例：
always @ (num) //注意着就是组合逻辑的实现，其中num一旦发生变化，那么对应的case语句就会执行。
case (num) //NUM值显示在两个数码管上
4‘h0: sm_dbr <= seg0;
4‘h1: sm_dbr <= seg1;
4‘h2: sm_dbr <= seg2;
4‘h3: sm_dbr <= seg3;
4‘h4: sm_dbr <= seg4;
4‘h5: sm_dbr <= seg5;
4‘h6: sm_dbr <= seg6;
4‘h7: sm_dbr <= seg7;
4‘h8: sm_dbr <= seg8;
4‘h9: sm_dbr <= seg9;
4‘ha: sm_dbr <= sega;
4‘hb: sm_dbr <= segb;
4‘hc: sm_dbr <= segc;
4‘hd: sm_dbr <= segd;
4‘he: sm_dbr <= sege;
4‘hf: sm_dbr <= segf;
default: ;
endcase
27. 乘法器是众多数字系统中的基本模块。从原理上说属于组合逻辑范畴；
但从工程实际设计上来说，它往往会利用时序逻辑设计的方法来实现，属于时序逻辑的
范畴。
28. 一个基本的要求是能够把自己设计的乘法器应用到基本的工程应用实践中。乘法器设计有
两种方法，一种是组合逻辑设计，一种是时序逻辑设计。
29.利用时序逻辑来设计一个16位的乘法器，既然是利用时序逻辑来设计，那么就要利用时钟信号来控制
乘法运算。
30.组合和时序的乘法器的比较：
利用时序设计可以使整体设计具有流水线结构的特征，能适用在各种工程实践中。
31.注意理解乘法器的对应的速度。
32.这里设置了几个内部的寄存器：
reg[15:0] areg; //乘数a寄存器
reg[15:0] breg; //乘数b寄存器
reg[31:0] yout_r; //乘积寄存器
这里之所以设置成寄存器类型的是为了后面的
完成相应的以为和累加的过程。
33.max232在传输电平的过程中如果传输数据没有开始前，则TX和RX是一直保持为高电平的。
34.SDRAM比较SRAM
因为制造工艺的原因，SDRAM比SRAM的读写速度要慢一些，并且容量比SRAM要大一些
但是 控制起来相对复杂，而且要不停的刷新。
SRAM 控制起来相对简单，不需要定时进行刷新操作。
35.无论是读写一个对应的芯片 还是自己编写一个IIC的通信协议 ：
那么必须搞清楚的是时序图问题，即读写时序必须搞清楚。
36.对FPGA必须强势，没有退路。
37.HY57V641620ET-7 是最常用的SDRAM容量是64M 位宽是16位的。
38.注意FPGA进行代码下载时AS口是把代码配置到EPCS 中，JTAG口不是配置到EPCS中
这一点要求要注意。
39.M4K 指的就是4K bit的存储容量。
40.注意FPGA中存储器的设计。存储器的工作原理是：
存储器为每一个存储单元编写一个地址，
因此，只有地址指定的那些存储单元才能够
与公共的IO连接，然后进行存储数据的读/写操作。
通常存储器分为：
只读存储器（ROM），随机存储器（RAM） 顺序存储器和直接存储器。
41.只读存储器ROM：
ROM是一种重要的时序逻辑存储电路，它的逻辑功能是在地址信号的选择下，
从指定的存储单元中读取相应的数据。ROM只能进行数据的读取，而不能修改或者
写入新的数据。
42.注意PLL的对应一个对应的应用，PLL产生的时钟从频率和相位上都比较稳定，而且
其时钟网络延时都比内部逻辑产生的分频时钟要小的多。
43.做顶层PPL，如果我们要看c0和c1的对应输出 ，哪怕是在仿真里面看其输出的对应结果
也要求把c0 c1定义成reg（寄存器）型，如果不作为输出，即如果作为另外两个always
语句的驱动时钟，那么就不用定义成寄存器类型的变量，而相应的其只是在内部起到连线、
作用，那么就可以（必须）定义成wire型的变量。
44.要注意FPGA中总线和总线的操作。
45.通过加法器和乘法器等一些基本模块，讨论流水线的一些基本概念。
46.所谓流水线设计实际上就是把规模较大，层次较多的组合逻辑电路分为几个级，在
每一级插入寄存器组并暂存中间数据。K级的流水线就是从组合逻辑的输入到组合逻辑
的输出恰好有K个寄存器组（分为K级，每一级都有一个寄存器组），上一级的输出
是下一级的输入而且没有反馈的电路。
47.流水线设计在性能上的提高是以消耗较多的存储器资源为代价的。
48.流水线处理是提高组合逻辑设计的处理速度和吞吐量的最常用的手段。
49.流水线处理方式之所以能提高时钟频率，是因为复制了处理模块，它是面积换取
速度思想的一种具体体现。
50.数字逻辑的门类千变万化，但就其本质而言，只有组合逻辑和时序逻辑两大类。
51.一般情况下，组合逻辑用来完成简单的逻辑功能，如多路选择器，与，或，非逻辑
运算，加法和乘法等算术运算。而时序逻辑则可以用来产生与运算过程有关的
（按时间节拍）多个控制信号序列。
52.组合逻辑，输出只是当前输入逻辑电平的函数（有延时），与电路的原始状态无关
的逻辑电路。即逻辑电路没有记忆部分。
53.时序逻辑，输出不只是当前输入的逻辑电平的函数，还与电路目前所处的状态有关
的逻辑电路。时序逻辑由多个触发器和多个组合逻辑块组成的网络。同步时序逻辑
是设计复杂的数字逻辑系统的核心。时序逻辑借助于状态寄存器记住它目前所处的
状态。
54.同步有限状态机是同步时序逻辑的基础。
55.组合逻辑电路的输出与每个输入信号的电平直接相关。从严格意义上讲，它的输出
在每一个瞬间都有可能发生变化，而同步时序逻辑的输出只有在时钟跳变沿时刻才
可能有变化。
56.数据流的控制：输出结果必须保存在寄存器组中。
在计算电路中设有许多寄存器组，它们是用来暂存运算的中间数据。对寄存器组之间
数据流动进行精确的控制，在算法的实现过程中有着极其重要的作用。这种控制是由
同步状态机实现的。
57. 乘法器是由门组成的，所以会有延时。
58. 我一定能把FPGA学好。。。
59.可综合的复杂同步状态机。
60.同步时序逻辑中的出发输入至少可以维持一个时钟后，才会发生第二次触发。
可以得出同步时序逻辑比异步时序逻辑具有更可靠，更简单的逻辑关系。
用verilog来设计可综合的状态机必须使用同步时序逻辑。
61.注意组合逻辑中竞争冒险的问题。。。
62.在实际设计中应尽量避免使用异步时序逻辑。
63.计算结构的合理配置和运算效率的提高与算法状态机的设计有非常密切的关系。
64.非阻塞赋值方式：《=
它的含义是，如果在begin end 块中同时有许多个非阻塞赋值
，则他们的赋值顺序是同时的，并不是按先后顺序赋值。实际上
它们表示的是同时赋入上一个时钟沿时刻送入寄存器的值。
所有被赋的值在上一时钟沿前就已经保存在寄存器中，它们有足够
的时间传送到被赋值的寄存器的数据端口。
用这种方法可以避免由组合逻辑产生的冒险与竞争。
65.对于随机到达的数据，需要建立同步机制，可以采用使数据通过RAM或者FIFO的
缓存再读取的方法，达到数据同步的目的。
66.通信系统中，数据往往是按照帧组织的。
67.为了避免由异步时钟域产生的错误，经常使用双RAM，双FIFO缓存的方法完成异步
时钟域之间的数据传送。
68.在输入端口使用前级时钟写数据，在输出端口使用本级时钟读数据，并有缓冲区
空或者满的控制信号来管理数据的读和写，以避免数据的丢失，可以非常方便准确
的完成异步时钟域的数据交换。
69.同步状态机-----以同步时钟为基准产生多个使能控制信号的电路。
70.外来的异步信号若要高度可靠地引入芯片电路，必须符合一定的要求，并且必须
经过认真的同步处理，否则容易产生电路设计隐患。
71.把一个时序逻辑抽象成一个同步有限状态机是设计可综合风格的Verilog HDL模块
的关键。
72.D触发器在状态机设计中应用的很多，请注意。
73.在设计高速电路时，常常有必要使状态机的输出与时钟完全同步。
74.用Always 和 case语句来设计有限状态机。
75.目前大多数综合器不能采用Verilog HDL描述的异步状态机转换为电路网表。
76.带有posedge或negedge关键字的事件表达式表示沿触发的时序逻辑，没有posedge
或者negedge关键字的表示组合逻辑或电平敏感的锁存器，或者两者都有。
77.每个表示时序always块只能由一个时钟跳变沿触发，置位或复位最好也由该时钟
跳变沿触发。
78.把某一信号赋为‘bx,综合器就把它解释成无关状态，因而综合器为其生成的硬件
电路最简单。
79.虚拟模块的编写是veriolg语言应用的重要方面。
80.注意下面的语句非常的重要：
always @（negedge nconvst）
fork
# t5 nbusy=0; //注意此语句与下面的@语句是可以互相调换
//位置的，这条语句蕴含的味道很多，很重
//要好好消化。
@(posedge nconvst)
begin
#tconv nbusy=1;
end
join
81.测试模块的源代码，注意可以用不同的方法来写。
82.initial常用于仿真时信号的给出。
83.在always块中，被赋值的信号都必须定义为reg型，这是由时序逻辑电路的特点
所决定的。
84.简单时序分频逻辑电路的设计。和利用条件语句实现计数分频时序电路。
掌握：（1） 掌握条件语句在简单时序模块设计中的应用。
（2） 学习在verilog 模块中应用计数器。
85.通过实验，掌握阻塞赋值和非阻塞赋值的概念和区别。
时序逻辑设计中，通常都使用非阻塞赋值语句，而在实现组合逻辑的assign结构中
，或者always块结构中都必须采用阻塞赋值语句。
86.在较为复杂的组合逻辑电路中，要注意用always块的好处比assign多一些。
87.用高层次的设计方法来设计复杂的时序逻辑，重点是把时序逻辑抽象为有限状态机。
88.掌握存取队列管理的状态机设计的基本方法。（FIFO）
89.常用的时序逻辑电路有计数器，寄存器，锁存器和存储器等。
90.与寄存器采用同步时钟信号控制不同，锁存器是采用电位信号来进行控制的。
91.移位寄存器就是指寄存器里面存储的二进制数据能够在时钟信号的控制下依次
左移还是右移，在数字电路中通常用于串并，并串转换，数值运算等。
92.占空比不是1:1的偶数分频器。
module div6(div6,clk);
output div6;
input clk;
reg div6;
reg[2:0]cnt;
always @(posedge clk)
begin
if(cnt==3‘b101)
begin div6<=1;cnt<=0;end
else
begin cnt<=cnt+1;div6<=0;end
93.一定能够把FPGA学好。
94.FPGA 里面如果是同步时序的话 是不需要等的。
95.就是你的Verilog的代码的moduloe的名字和你的verilog的这个文件名本身之间是
没有任何关系的，就是文件名和module名可以一样，也可以不一样。
96.把所有的CLK连接到一起是一件非常有意思和
了不起的事情。 end
endmodule
学习FPGA100个值得注意的要点（转载）