＃systemverilog＃ 可綜合模型的結構總結

一、可綜合模型的結構

    如果程序只用於仿真，那麼幾乎所有的語法和編程語句都可以使用。但如果程序是用於硬件實現，那麼我們就必須保證程序的可綜合性，即所編寫的程序能被綜合器 轉化為相應的電路結構。不可綜合的HDL語句在用綜合工具綜合時將被忽略或者報錯。作為設計者，應該對可綜合模型的結構有所了解。

    雖然不同的綜合工具對Verilog HDL語法結構的支持不盡相同，但Verilog HDL中某些典型的結構是很明確地被所有綜合工具支持或不支持的。

    （1）所有綜合工具都支持的結 構：always，assign，begin，end，case，wire，tri，aupply0，supply1，reg，integer，default，for，function，and，nand，or，nor，xor，xnor，buf，not，bufif0，bufif1，notif0，notif1，if，inout，input，instantitation，module，negedge，posedge，operators，output，parameter。

    （2）所有綜合工具都不支持的結構：time，defparam，$finish，fork，join，initial，delays，UDP，wait。

    （3）有些工具支持有些工具不支持的結構：casex，casez，wand，triand，wor，trior，real，disable，forever，arrays，memories，repeat，task，while。

因此，要編寫出可綜合的模型，應盡量采用所有綜合工具都支持的結構來描述，這樣才能保證設計的正確性和縮短設計周期。

二、建立可綜合模型的原則

    要保證Verilog HDL賦值語句的可綜合性，在建模時應注意以下要點：

    （1）不使用初始化語句。

    （2）不使用帶有延時的描述。

    （3）不使用循環次數不確定的循環語句，如forever、while等。

    （4）不使用用戶自定義原語（UDP元件）。

    （5）盡量使用同步方式設計電路。

    （6）除非是關鍵路徑的設計，一般不采用調用門級元件來描述設計的方法，建議采用行為語句來完成設計。

    （7）用always過程塊描述組合邏輯，應在敏感信號列錶中列出所有的輸入信號。

    （8）所有的內部寄存器都應該能够被複比特，在使用FPGA實現設計時，應盡量使用器件的全局複比特端作為系統總的複比特。

    （9）對時序邏輯描述和建模，應盡量使用非阻塞賦值方式。對組合邏輯描述和建模，既可以用阻塞賦值，也可以用非阻塞賦值。但在同一個過程塊中，最好不要同時用阻塞賦值和非阻塞賦值。

    （10）不能在一個以上的always過程塊中對同一個變量賦值。而對同一個賦值對象不能既使用阻塞式賦值，又使用非阻塞式賦值。

    （11）如果不打算把變量推導成鎖存器，那麼必須在if語句或case語句的所有條件分支中都對變量明確地賦值。

    （12）避免混合使用上昇沿和下降沿觸發的觸發器。

    （13）同一個變量的賦值不能受多個時鐘控制，也不能受兩種不同的時鐘條件（或者不同的時鐘沿）控制。

    （14）避免在case語句的分支項中使用x值或z值。

三、阻塞與非阻塞

    建議在時序邏輯建模時使用非阻塞式賦值。因為對於阻塞式賦值來說，賦值語句的順序對最後的綜合結果有著直接的影響，設計者稍不留意就會使綜合結果與設計本 意大相徑庭。而如果采用非阻塞式賦值，則可以不考慮賦值語句的排列順序，只需將其連接關系描述清楚即可。如下面的模型：

     always @ （posedge clkA）   //Label  AwA

         … = DataOut；              //讀DataOut的值

     always @ （posedge clkA）   //Label  AwB

         DataOut <= …；        //采用非阻塞式賦值

    如果將上述模型改為阻塞式賦值“DataOut = …”，按照程序中的書寫順序模擬這些always語句，在clkA上昇沿處，always語句AwA讀取了DataOut的當前值，然後always語句 AwB再向DataOut賦新值。如果顛倒了這兩條always語句的順序（或仿真器選擇重新排定這兩條always語句的執行順序），那麼先執行 always語句AwB，導致零時間內將新值賦給DataOut，隨後always語句AwA讀取的便是更新後的DataOut值。這看起來是由於 always語句都可以執行時，向DataOut的賦值是在零時間內發生並完成的。因此根據先執行哪一條always語句，AwA中讀取的DataOut 值可能是其原值，也可能是其新值。

    使用非阻塞賦值就可以消除這種仿真行為的依賴性，這時，讀取DataOut發生在當前時刻，而在當前仿真周期結束時（即所有的變量讀取都已完成）才將新值 賦給DataOut。這樣上述模型的行為不再受always語句執行順序的影響。因此，在某條always語句內對變量賦值而在該always語句外讀取 變量，那麼賦值語句應是非阻塞式賦值。