IEEE合规Verilog设计高效可综合有限状态机策略

本文档深入探讨了高效可合成有限状态机（Finite State Machine, FSM）设计的基础原理，特别关注在符合IEEE标准的Verilog模拟器上实现的RTL（Register Transfer Level）编码技巧。作者Clifford E. Cummings来自Sunburst Design, Inc., 在论文中强调了一种成熟的实践方法，着重于两种常见的编码风格：单个`always`块和双`always`块。 首先，文章详细介绍了为何推荐采用双`always`块风格来编写带有组合输出的FSM。这种风格的优势在于，它有助于降低时序分析的复杂性，增强代码的可读性和一致性。通过对比，作者展示了如何有效地利用Verilog特有的“一对一”（onehot）编码方式，这在某些情况下能减少硬件资源并简化逻辑实现。 此外，论文还深入讨论了如何合理地对FSM的输出进行注册，以防止竞态条件和确保输出信号的正确性。作者澄清了一些关于错误状态编码、全案例（full-case）和并行案例（parallel-case）使用的常见误区，强调了在实际设计中的正确应用。 在标准合规性方面，论文涵盖了IEEE 1364-2001 Verilog标准的各个方面，包括设计的兼容性和可能的改进。同时，它还提到了提议的IEEE 1364.1 Verilog合成互操作性标准和Accellera SystemVerilog标准，这些新标准旨在提升设计的可合成性和可重用性。 这篇论文提供了一个实用的指南，帮助设计者优化Verilog编码，以实现高效的可合成FSM设计，同时确保遵循最新的技术规范，提高设计质量和效率。对于从事硬件开发的工程师来说，理解和掌握这些原则和技术至关重要，以应对现代集成电路设计中的挑战。