module和task的引用

模型功能

• module的引用保证了模块可以进行层次划分，从而形成分级处理逻辑
• task的作用是提取某一部分的逻辑，用于简化模块的过程描述
• 两者都是实现了逻辑压缩，用于增加代码的可读性

模型框图

//module A design
module A(

);

endmodule
//module A use
A u_A(
  .clk(clk)
);
//task B design
task B(
  input r_a
);
endtask
//task use
B;

实现步骤

1. module的引用，其直观作用是提供了一个特定输入后可以得到特定输出的黑盒子

• module是新开了一个硬件区域，其逻辑由黑盒子里面的逻辑决定
• 完全独立的区域，使得只需要考虑信号的时序就可以完成应用
• 各种硬件IP核也是采用同样原理进行封装的

2. task则是将一段代码移动到其他地方进行运行

• task可以运行在always里面和外面
  • 这是其区别于module的地方
• task简单来说就是将一段处理复杂的逻辑打包
• 也就是说，同一个task名字指代的是同一个硬件
  • 对于always外的task，不能进行重复调用，否则会形成重复描述
  • 对于always内的task，重复的调用可以简化代码

3. module的应用场景

• module用于结构分割
  • 虽然module也可用于逻辑的划分
  • 但是这个显然和代码划分重叠了
  • 将module应用于结构划分更加符合其语法定义
• 例子如下
  • 在UART通信中，将结构划分为字节发送、字节接收、字符串发送、字符串接收四个结构
  • 每个结构都具备独立的信号时序
  • 这样就实现了功能的简化

4. task的应用场景

• 如其作用，task适合的是代码压缩
• 比如以下模块：

always@(posedge clk)
begin
  if(condition_1)
  begin
    TASK_WR_1;
  end
  else 
  if(condition_2)
  begin
    TASK_WR_2;
  end 
end 

• 上述描述了使用任务将执行逻辑打包到其他的地方
• 以免干扰主干逻辑的阅读，且利用名字使得主干逻辑简明容易修改

5. task的复杂应用

• task支持for循环（实际上是always支持for循环，task在always内部时继承了这种特性）
  • 这个就意味着可以实现单个硬件的for循环描述
  • 也就是可以将大量类似的if条件合并到for循环中，实现可配个数的if条件执行
• 假设一个问题：寻找位宽为N的信号S的最高位所处的位数D，如8'h10输出4，8'h21输出5
  • 方法1：使用casex实现列举，可以实现一个有限N的位数寻找
  • 方法2：使用always内部的for实现单硬件的IF描述

//way 1
always@(posegde clk)
begin
  casex(S)
    'b1: D = 0;
    'b1x: D = 1;
    'b1xx: D = 2;
    'b1xxx: D = 3;
  endcase
end 
//way2
integer i;
always@(posedge clk)
begin
  TASK_SCAN_HIGH_BIT();
end 
task TASK_SCAN_HIGH_BIT();
  for(i = 0; i < N; i = i + 1)
  begin:FOR_N
    if(S[N])
      begin
          D = i;
      end 
  end 

endtask

• 第二种方法看似没有简化代码，实则更加符合描述的需求
  • 第一种方法只是利用穷举实现了有限N的描述
  • 而第二种则是实现了数学等价，只要时序满足，则N可以为任意值
• 至于这里为啥需要放在task里面
  • 显然这种形式的代码可能形成很复杂的逻辑，放在task可以避免由于条件变更导致代码冗杂
• 第二种方法的理解
  • if(S[N])可以展开为：if(S[0]); if(S[1]); ...
  • 根据if后面优先级高于前面，则合并为if else则为： if(S[N-1]) ; else if(S[N-2]); ...
  • 则第一个条件即为高位满足条件

6. 基于单硬件的FOR循环的复杂应用

• 前面介绍了在task里面使用for循环实现高位bit寻找的逻辑
• 实际上，for可以合并if条件，自然可以合并所有可以形成递进的if条件
  • 即使参数不形成递进关系，使用二维变量也可以形成地址递进，进而实现不同参数的递进实现
• 基于这一点，也就是说，理论上可以将所有的相似的if条件合并，进而实现条件的参数可调
• 这个对于参数化设计具备重要意义，具体的使用方法就是先实现小规模的if，然后再进行参数化
• 好处，则体现在一些算法的优化上
  • 如果算法的计算步骤可以进行参数化调整
  • 那实现严格匹配时序且最小资源消耗的逻辑则成为可能
• 在配合参数化编译脚本
  • 才可以真正发挥FPGA现场可编程的特性
  • 以最高的时序和面积完成算法最佳匹配

最终效果

• 略

调用接口

• 略