前些日子,因实验室的项目需要(不知如何将软件的逻辑转化成硬件逻辑),特请来院里一FPGA专家进行辅导,去旁听记下笔记若干并整理成文档,以免日后忘却。又,虽现在不做FPGA,但介绍的开发经验、思想方法等很难得,暂时记下,以备后用。
1. wire与reg之外的数据类型不要在verilog代码中出现。
2. assign(组合逻辑)与always之外的语句不要在verilog代码中出现。
3. 一个module最好一个always,再加若干assign,这样便于控制。
4. verilog中无函数调用及函数传递,都转化成input、output接口。
5. 不建议使用for循环,因为看不到其电路是什么样子。
For可以用状态机控制,状态机可以打圈,定义一个计数器,做为循环的索引。
动态次数的循环,用一个寄存器记录处理的次数,再加一个状态信号判结束。
6. 写代码时防止生成锁存器,那对硬件并不是个好东西。
7. 在项目需求中,如果有时序、资源、速度等方面的要求,就要仔细设计;否则,就省事一点,只需累加逻辑,做出功能则可。
8. 用test bench等工具针对大的工程进行仿真,quarters用来做小的,比如计数器。
9. 站在一定的高度看:FPGA内部的问题都是小问题,而接口往往较难,比如异步时钟问题,可能与内部不一致。
10. 在写代码的时候就不要写不可综合的语句,这样前仿出来之后,后仿就并不是很费事,只是有资源的约束而已。
写代码之前,先找个规范看看,比如华为的,然后规规矩矩的写,后仿真就会快的多。
11. 不同模块的调用以时序来控制,且确保一个模块是以整体的形式进行工作(即并行)。换言之,用状态信号控制不同模块的启用,配合状态机加以控制。
12. 一定要采用同步处理,即在同一时钟下,所有数据要受信号控制。
13. 如何控制时延?
用时钟控制时延,且延迟必须以时钟为单位进行控制,因为硬件系统是基于节拍为单位的,所以在代码中不允许出现具体多少ns的形式。
14. 软件代码向硬件转化的若干指导原则:
(1).首先要简化数据结构,比如将链表简化成数组,即用顺序存储的形式来组织数据结构。这个并不难,但却大大方便了硬件的实现与操作。
(2).逻辑电路的特点是呈现阶段性、松耦合性,在设计时用自顶向下的方式,分析整体功能、再逐步抽象成小的模块。
(3).在设计时一定要考虑时序的要求,规划并画出时序逻辑电路,确定第1个时钟做什么、第2个时钟做什么,到最后哪个时钟出结果。
(4).整体、阶段性以及子模块内部等大都用状态机来控制,很多情况下难以解决的问题,一用状态机之后就迎刃而解了。
(5).注意C语言写出的代码只是验证及保证功能及逻辑的正确性,在转化时,写的是硬件不是软件。
15. 不建议把C函数与verilog模块直接对应,一定要考虑时序、数据的依赖关系。越偏向软件写,效率越低;越偏向硬件写,效率越高。
16. 将串行代码改成并行代码的一个方法:考查数据依赖。软件是串行的思想,比如在一个函数中若有两个变量,有操纵的先后之分,如果这两个变量没有先后的依赖,则最好将这个块拆成两个块进行并行。
17. RAM分内外,内部是指FPGA内,外部的是在板子上连接的器件。如果用外部的RAM,在做板子之前可以用数组的方式模拟外部RAM。
18. 处理输入的几种方式:
需要什么,送入什么,用时序和信号进行控制;
一个时钟送入一个,送入的先寄存下来;
也可以将总线放宽,一次传入更多的数据。
19. 寄存器太多了怎么办:
首先,不要超过资源的限制;其次,可以考虑并设计成共享方式使用。
20. 建议路由存放在ram中,不要转化成硬件逻辑。
21. FPGA设计的几个主要思路(可能不完全,未加以考证):
并行流水线,缓冲,FIFO,乒乓(读A写B,读B写A,用这两组存储器)。
22. 调专用的IP core往往比直接写效率高,比如乘法器。
23. 如何考查资源是否可用:先虚构一个,将评估的数据都加进去,然后用ISE(比如quatuers)检测是否够用。
24. 得有一个人做整体规划,制定方案,需开好几次会才能确定下来。提前要尽可能的设计框架、画框图、以及相关的细节。在实现时,负责模块的,要经常输出文档,并注重团队合作,接口很重要。
25. 在纸上先画时序,至少画大的时序,再写代码,不要代码写成什么时序就是什么。找找画时序图的样例(不嫌费事也可以用viso画)。对数据流、控制流的设计最重要。
26.前期详细设计准备越充分,后边犯错越少;越后边犯错,代价越大。与软件开发同理。