FPGA中阻塞与非阻塞赋值的区别与应用

在FPGA设计中，理解阻塞和非阻塞赋值的区别是至关重要的，因为这直接影响到电路的时序行为和可综合性。首先，我们来看一下这两种赋值方式的基本概念。 阻塞赋值（Blocking Assignment）通常用等号（=）表示，它的特点是赋值语句执行时，会立即更新左侧变量（LHS）的值。这意味着在RHS（右侧表达式）计算完成后，才会执行赋值操作，阻塞了其他语句的执行直到当前赋值完成。阻塞赋值适用于简单的逻辑更新，但需注意的是，RHS不应包含延迟，否则会导致不可综合的电路。在阻塞赋值的always块中，后续赋值语句被视为在前一个语句完成后开始执行。 非阻塞赋值（Non-blocking Assignment），使用小于等于号（<=），则是异步于赋值操作的时间。在赋值操作开始时，RHS会被计算，而LHS的更新则会在整个计算过程结束后进行。这使得非阻塞赋值支持并发执行，可以在赋值操作期间处理其他Verilog语句，特别是对于寄存器类型的变量，这是阻塞赋值所不具备的特性。非阻塞赋值通常在`initial`块和`always`块中的连续赋值（例如状态机的下一个状态）中使用。 难点与应用： 1. 设计者必须根据实际需求选择合适的赋值方式。如果需要保持严格的时序一致性，通常选择阻塞赋值；而在需要并行处理或者连续状态更新的场景，非阻塞赋值更为合适。尤其是在可综合的Verilog模块设计中，尽管阻塞赋值更直观，但在某些复杂的时序控制中，非阻塞赋值能够确保时序兼容性和性能优化。 2. IEEE标准推荐在可综合的Verilog设计中使用非阻塞赋值，因为阻塞赋值可能导致无法综合的情况。通过合理利用非阻塞赋值，设计师可以在遵循规范的同时，实现更高效和灵活的电路设计。 总结来说，理解阻塞和非阻塞赋值的差异，能够帮助FPGA工程师更好地控制时序行为，避免潜在的综合问题，并优化设计的效率。在实际编程中，选择适当的赋值方式是提高代码质量和电路性能的关键。