什么是好的FPGA编码风格？（2）--多参考设计软件的语言模板（Language Templates）

news2024/9/21 10:46:42

什么是语言模板？

不论是Xilinx的Vivado，还是Altera的Quartus II，都为开发者提供了一系列Verilog、SystemVerilog、VHDL、TCL、原语、XDC约束等相关的语言模板（Language Templates）。

在Vivado软件中，按顺序点击Tools----Language Templates，即可打开设计模板界面。

在Quartus II软件中，需要设计文件（.v文件等）的需要处点击右键，然后点击Inset Templates，即可打开模板界面。

设计模板有什么用？

语言模板的内容还是非常丰富的，比如你可以看看xilinx推荐的文件头是什么样的：


// Company: <Company Name>
// Engineer: <Engineer Name>
//
// Create Date: <date>
// Design Name: <name_of_top-level_design>
// Module Name: <name_of_this_module>
// Target Device: <target device>
// Tool versions: <tool_versions>
// Description:
//    <Description here>
// Dependencies:
//    <Dependencies here>
// Revision:
//    <Code_revision_information>
// Additional Comments:
//    <Additional_comments>

学一学（或者重温下）Verilog语法（逻辑运算符）：

// The following logical operators are used in conditional TRUE/FALSE statements
// such as an if statement in order to specify the condition for the operation.
//
//    ! .... Not True
//    && ... Both Inputs True
//    || ... Either Input True
//    == ... Inputs Equal
//    === .. Inputs Equal including X and Z (simulation only)
//    != ... Inputs Not Equal
//    !== .. Inputs Not Equal including X and Z (simulation only)
//    < .... Less-than
//    <= ... Less-than or Equal
//    > .... Greater-than
//    >= ... Greater-than or Equal

找不到原语使用方式的时候，也可以来这里查找（当然你也可以查xilinx的官方文档）：

有些时序约束语法不太好记，你可以用这个工具查找，比如：

# Set two clocks as asynchronous
set_clock_groups -asynchronous -group <clock_name_1> -group <clock_name_2>

看看xililnx提供的宏XPM（Xilinx Parameterized Macro）是怎么用的，比如CDC这部分的：

   // xpm_cdc_async_rst: Asynchronous Reset Synchronizer
   // Xilinx Parameterized Macro, version 2023.2

   xpm_cdc_async_rst #(
      .DEST_SYNC_FF(4),    // DECIMAL; range: 2-10
      .INIT_SYNC_FF(0),    // DECIMAL; 0=disable simulation init values, 1=enable simulation init values
      .RST_ACTIVE_HIGH(0)  // DECIMAL; 0=active low reset, 1=active high reset
   )
   xpm_cdc_async_rst_inst (
      .dest_arst(dest_arst), // 1-bit output: src_arst asynchronous reset signal synchronized to destination
                             // clock domain. This output is registered. NOTE: Signal asserts asynchronously
                             // but deasserts synchronously to dest_clk. Width of the reset signal is at least
                             // (DEST_SYNC_FF*dest_clk) period.

      .dest_clk(dest_clk),   // 1-bit input: Destination clock.
      .src_arst(src_arst)    // 1-bit input: Source asynchronous reset signal.
   );

   // End of xpm_cdc_async_rst_inst instantiation

最最重要的一点是，它提供了很多典型电路的设计方法。

由于各家FPGA的结构差异，可能相同的代码在不同的器件上生成的结构会存在很大差异。比如有时候，可能你想设计的是一个分布式DRAM，但是由于你的代码风格和综合工具的原因，它给你生成的事BRAM，那这样就和你的设计初衷相违背了（当然随着综合工具的发展，这类情况是越来越少了）。所以在设计相关电路时，请尽量参考xilinx提供的代码，以确保vivado能正确生成你想要的电路（Altera 的FPGA类似）。


   parameter RAM_WIDTH = <ram_width>;
   parameter RAM_ADDR_BITS = <ram_addr_bits>;

   (* ram_style="distributed" *)
   reg [RAM_WIDTH-1:0] <ram_name> [(2**RAM_ADDR_BITS)-1:0];

   wire [RAM_WIDTH-1:0] <output_data>;

   <reg_or_wire> [RAM_ADDR_BITS-1:0] <read_address>, <write_address>;
   <reg_or_wire> [RAM_WIDTH-1:0] <input_data>;

   always @(posedge <clock>)
      if (<write_enable>)
         <ram_name>[<write_address>] <= <input_data>;

   assign <output_data> = <ram_name>[<read_address>];