Verilog HDL(硬件描述語言)是電子設(shè)計自動化(EDA)領(lǐng)域廣泛使用的語言，用于描述數(shù)字電路和系統(tǒng)的行為。在Verilog設(shè)計中，一個重要的概念是可綜合性與不可綜合性。區(qū)分這兩者對于確保設(shè)計能夠成功轉(zhuǎn)化為實際的硬件電路至關(guān)重要。本文將深入探討Verilog中的可綜合設(shè)計與不可綜合設(shè)計，并解釋其區(qū)別。

Verilog HDL的可綜合性

定義與重要性

可綜合設(shè)計是指那些能夠通過EDA工具自動轉(zhuǎn)化為硬件邏輯(如與、或、非門等)的Verilog代碼。這一過程稱為綜合，它將HDL代碼轉(zhuǎn)化為門級網(wǎng)表，進而可以映射到具體的硬件電路上。可綜合性是確保設(shè)計最終能夠在硬件上實現(xiàn)的關(guān)鍵。

可綜合語句示例

基本邏輯操作：如加法器(a <= b + c;)、多路選擇器(a = in ? b : c;)和條件語句(if、case)等，都是典型的可綜合語句。

時序邏輯：通過always塊描述的時序邏輯，如觸發(fā)器(Flip-Flops)和寄存器，只要使用正確的非阻塞賦值(<=)，通常也是可綜合的。

不可綜合語句示例

延時語句：如#10，這類語句描述的是仿真時的延時，沒有直接的硬件對應(yīng)，因此不可綜合。

initial塊：initial塊常用于仿真時初始化信號或控制激勵信號的時序，但在硬件實現(xiàn)中沒有對應(yīng)結(jié)構(gòu)，因此不可綜合。

系統(tǒng)任務(wù)：如$display、$fopen等，這些系統(tǒng)任務(wù)主要用于仿真過程中的信息輸出和文件操作，并非用于描述硬件行為，因此不可綜合。

區(qū)分可綜合與不可綜合設(shè)計的原則

抽象層次

Verilog允許在不同的抽象層次上對電路進行建模，包括算法級、寄存器傳輸級(RTL)、門級等。通常，RTL級及更低層次的描述更容易被綜合工具支持。算法級描述雖然能更直觀地表達設(shè)計思想，但往往包含不能直接轉(zhuǎn)化為硬件邏輯的語句，因此可綜合性較差。

語句類型

可綜合語句：主要包括基本邏輯操作、時序邏輯描述(使用非阻塞賦值)、條件語句(避免在條件中包含z或x的比較)、循環(huán)語句(確保循環(huán)次數(shù)確定)等。

不可綜合語句：主要包括延時語句、initial塊、系統(tǒng)任務(wù)、并行語句(如fork、join，除非用于描述可綜合的并行結(jié)構(gòu))、強制賦值(force、release)等。

設(shè)計原則

在編寫Verilog代碼時，應(yīng)明確區(qū)分可綜合與不可綜合部分。對于可綜合設(shè)計，應(yīng)嚴(yán)格遵循EDA工具的語法和規(guī)則，確保所有語句都能被正確綜合。對于不可綜合部分，則主要用于仿真驗證，幫助設(shè)計人員在開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化設(shè)計。

應(yīng)用場景

在電子開發(fā)行業(yè)中，Verilog HDL的開發(fā)工作通常分為兩類：一類是可綜合功能模塊開發(fā)，另一類是專門用于測試的仿真模塊開發(fā)?？删C合設(shè)計旨在將設(shè)計思想轉(zhuǎn)化為實際的硬件電路，而仿真設(shè)計則用于驗證和優(yōu)化這些電路的行為。

結(jié)論

Verilog HDL的可綜合性與不可綜合性設(shè)計在電子設(shè)計自動化領(lǐng)域具有重要地位。了解并區(qū)分這兩者對于確保設(shè)計能夠成功轉(zhuǎn)化為硬件電路至關(guān)重要。通過遵循一定的設(shè)計原則和規(guī)則，設(shè)計人員可以編寫出既高效又可綜合的Verilog代碼，為數(shù)字電路和系統(tǒng)的開發(fā)提供有力支持。在未來的發(fā)展中，隨著EDA工具的不斷進步和硬件設(shè)計復(fù)雜度的提高，對Verilog HDL的可綜合性與不可綜合性設(shè)計的理解將更加深入和全面。