FPGA中会将负数综合成什么

在FPGA（Field-Programmable Gate Array）设计中，负数通常不会直接出现在硬件描述语言（如VHDL或Verilog）中。FPGA是基于数字逻辑门构建的，它们处理的是二进制信号，所以表达计算通常使用补码表示法来表示整数，包括正数和负数。当对负数进行逻辑综合时，会将其转换为其对应的二进制补码形式。

例如，如果有一个十进制的负数，它会被转化为二进制补码的形式存储和运算。补码是一种用于计算机内部表示有符号整数的标准方式，使得加减操作可以像对待无符号数一样简单地进行。

相关问题

vivado wns和tns为负数

当Vivado中的WNS（最坏负松弛）和TNS（总的负松弛）为负数时，表示存在时序问题。WNS是所有时序路径上的最坏松弛，用于分析最大延迟，当WNS为负数时，表示存在延迟冲突。TNS是考虑每个时序路径端点最坏的冲突时的总负松弛，当TNS为负数时，表示存在多个时序路径上的延迟冲突。

在FPGA工程中，当WNS和TNS较小时，对于一些低速的工程，可以忽略不计，不会影响系统的工作性能。但是当WNS或者TNS的负数较大时，就需要对其进行时序优化和约束，以保证系统的工作稳定性和可靠性。

通常情况下，当Vivado布局布线之后，如果出现程序设计不合理或者时序优化不到位等问题，就会出现WNS和TNS小于零的情况。这意味着设计中存在潜在的时序冲突，需要进一步优化和调整设计，以满足时序约束和要求。<span class="em">1</span><span class="em">2</span><span class="em">3</span>
#### 引用[.reference_title]
- *1* [当VIVADO中时序报告中的建立时间和保持时间不对的时候，应该如何修改呢？](https://blog.csdn.net/qq_38374491/article/details/117392772)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"]
- *2* *3* [【小技巧】FPGA工程综合后出现WNS或者TNS小于零的问题处理](https://blog.csdn.net/ccsss22/article/details/125055093)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"]
[ .reference_list ]

fpga有符号数和无符号转换

### FPGA 中有符号数与无符号数的转换

在FPGA设计中，处理有符号数和无符号数之间的转换是一个常见的需求。为了确保数据表示正确并避免溢出或其他错误，在进行这种转换时需要注意一些细节。

#### 1. 从无符号数到有符号数的转换

当把一个无符号数值转换成相同宽度的有符号数时，如果该值小于等于最大可表示的一半，则其对应的有符号数保持不变；但如果超过了一半的最大值，则会被解释为负数。例如对于8位的情况：

- `0` 到 `127 (0x7F)` 的无符号数可以直接映射为其相同的有符号形式；
- `128 (0x80)` 到 `255 (0xFF)` 需要被理解为 `-128` 至 `-1` 的有符号数[^2]。

// Verilog example of unsigned to signed conversion
wire [7:0] u_data;    // Unsigned data input
reg  [7:0] s_data;     // Signed result after conversion

always @(*) begin
    if(u_data >= 8'b1000_0000) 
        s_data = -(~u_data + 1);  
    else    
        s_data = u_data;
end

#### 2. 从有符号数到无符号数的转换

相反地，将有符号数转为无符号数时，任何正值都直接对应于相应的无符号值，而对于负数则需加上模（即2^n），其中n是总位数。这样做的目的是使所有的二进制模式都能得到有效的非负整数表示[^3]。

// Verilog code snippet showing how to convert a signed number into an unsigned one.
wire [7:0] s_input;      // Input as signed value
reg  [7:0] u_output;     // Output converted to unsigned format

integer i;

initial begin
    for(i=0;i<256;i=i+1)begin
        case(s_input)
            8'hFF : u_output = 8'd255 ; // Special handling for all ones pattern (-1 in two's complement form)
            default: u_output = {s_input[7]? ~s_input + 1:s_input}; // General rule applied here
        endcase
    end
end

#### 3. 使用工具函数简化操作

许多高级综合工具提供了内置的功能来帮助完成这些类型的转换，比如SystemVerilog中的 `$signed()` 和 `$unsigned()` 函数可以用来轻松实现上述过程而不必手动编写逻辑[^1]。

logic [7:0] my_signed_val;
logic [7:0] my_unsigned_val;

assign my_unsigned_val = $unsigned(my_signed_val);
assign my_signed_val   = $signed(my_unsigned_val);

通过以上几种方式可以在FPGA项目里有效地管理不同类型的数据间相互转化的需求，从而保证系统的正常运作以及预期的行为表现。