Verilog非阻塞赋值深入解析:仿真与综合
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更新于2024-08-01
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"本文主要探讨了Verilog编程中非阻塞性赋值(non-blocking assignments, NBA)的应用和理解,特别是在仿真和综合过程中的问题。文章由Clifford E. Cummings撰写,旨在帮助工程师们更好地掌握何时使用非阻塞赋值,并提供了编码指导原则以确保代码能够被正确综合,同时避免仿真中的竞争条件。"
在Verilog中,非阻塞赋值(<=)和阻塞赋值(=)是两种关键的赋值操作,它们在逻辑建模中扮演着不同的角色。传统的指导原则建议,在always块中,使用阻塞赋值来创建组合逻辑,而使用非阻塞赋值来构建时序逻辑。阻塞赋值在执行时会立即更新变量的值,而非阻塞赋值则会在当前时钟事件的末尾更新,这使得它更适合于描述触发器和其他存储元件的行为。
非阻塞赋值在仿真中的行为与实际硬件更接近,因为它们反映了数据的延迟特性。当多个非阻塞赋值在同一个时钟边缘作用于同一个变量时,Verilog仿真器会按照它们在代码中的顺序来处理这些赋值,这种现象被称为"左到右"(left-to-right)的赋值顺序。然而,这种顺序在实际电路中并不总是保持不变,因此可能导致仿真和综合结果之间的差异。
文章深入讨论了Verilog仿真中的竞争条件,这是由于多个赋值在同一时间作用于同一变量导致的不确定性。IEEE Verilog标准定义了“保证性的赋值描述”和“非保证性的赋值描述”,并规定了如何处理这些情况。避免竞争条件的一个关键方法是在编写代码时遵循良好的编码风格,例如,避免在敏感列表相同的always块中混合使用阻塞和非阻塞赋值。
为了正确地综合Verilog代码,设计师应遵循以下几点建议:
1. 在组合逻辑中,使用阻塞赋值以确保正确的逻辑顺序。
2. 对于寄存器和触发器,使用非阻塞赋值,以反映硬件中的延迟特性。
3. 避免在同一always块中混合使用阻塞和非阻塞赋值,除非你清楚地理解其行为。
4. 了解非阻塞赋值在不同类型的always块(如 @(posedge clk) 和 always_comb)中的行为差异。
5. 在设计中使用清晰的逻辑层次,以减少潜在的竞争条件。
通过理解和遵循这些原则,工程师可以编写出更易于综合且行为预测准确的Verilog代码,从而减少设计错误和后期修改的需求。对于那些想要深入理解Verilog语言的人来说,理解和熟练应用非阻塞赋值是至关重要的一步。
2010-04-29 上传
2008-12-18 上传
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