阻塞与非阻塞赋值在FPGA设计中的差异解析

本文主要探讨了FPGA设计中阻塞赋值与非阻塞赋值的区别，通过示例和详细解释来阐述这两种赋值方式在实际应用中的差异和使用场景。 在FPGA设计中，阻塞赋值和非阻塞赋值是Verilog语言中的两种基本赋值方式，它们对电路行为有着显著影响。阻塞赋值用“=”表示，而非阻塞赋值用“<=”表示。 1. 阻塞赋值：这种赋值方式在Verilog语句执行过程中立即改变变量的值。当执行到“b = a;”这样的阻塞赋值语句时，系统首先计算右侧的a值，然后立即将该值赋给b。由于阻塞赋值的特性，同一个always块中的后续语句会在当前赋值完成后才开始执行。在可综合代码中，通常不推荐在右侧设定延迟，因为这可能导致不可预期的行为。 2. 非阻塞赋值：与阻塞赋值不同，非阻塞赋值“b <= a;”并不立即改变变量b的值，而是将计算结果暂存，直到当前always块的执行结束时，才会更新b的值。在此过程中，其他Verilog语句可以并行执行，包括其他的非阻塞赋值。非阻塞赋值常用于时序逻辑的描述，例如组合逻辑不能使用非阻塞赋值。 理解阻塞与非阻塞赋值的差异对于避免竞争冒险至关重要。竞争冒险是由于不当使用赋值方式或并行执行的语句导致的错误电路行为。例如，例13中使用阻塞赋值描述D触发器可能会在某些情况下引发问题，特别是在多always块的复杂设计中。 设计者需要根据电路需求选择合适的赋值方式。阻塞赋值适用于组合逻辑，因为它确保了信号的即时更新。非阻塞赋值则适合时序逻辑，因为它可以准确地控制时钟边沿触发的行为，防止不必要的同步问题。 在可综合代码中，非阻塞赋值的使用能够保持逻辑的同步性，确保在特定时钟边缘的正确操作。遵循IEEE标准的Verilog设计通常鼓励在always块中使用非阻塞赋值，除非明确知道阻塞赋值是必要的。设计者需要具备对这两种赋值方式深入理解的能力，以确保设计的FPGA电路能够按预期工作，并避免潜在的逻辑错误。