Altera Coding Style 之多路选择器

根据代码风格，基本上会综合出3类Mux。

一、MUX分类

1、Binary Mux

     这是最常见的一类，选择变量用普通的二进制递增的方式枚举。

     case (sel)

          2’b00 : z = a;

          2’b01 : z = b;

          2’b10 : z = c;

          2’b11 : z = d;

     endcase

     如果配合器件的结构来描述 Binary Mux，综合后的效果会很优越。

     Stratix 系列里面 Stratix II以上的器件，LUT结构是 6-input LUT。这样的结构用来构造 4:1 的 Binary Mux 是非常合适的。

     对于 4-input LUT，4:1 的 Binary Mux会被放到2个LUT中。因为sel是共用的，虽然面积变大了，但速度不会有很大影响；但是如果 Mux的规模变大了，所需的LUT数量会迅速增大，而且延时会越来越大，这是值得注意的。

2、Selector Mux

      Selector Mux 使用的是独热码，因此每个输入都应唯一的一条选择线与之对应。

      Selector multiplexers have a separate select line foe each data input.

      其常见代码风格如下：

       与 Binary Mux不同，Selector Mux 一般由 “与”门、“或”门构成。相同的N输入 Mux，Selector Mux 性能逊于 Binary Mux，但是个人认为面积上 Selector Mux是占优势的(结论未经验证)。

       文档里面有这样一段话值得注意：

       …. However, in many cases the select signal is the output of a decoder, in which case Quartus II Synthesis will try to combine the selector and decoder into a binary multiplexer.

3、Priority Mux

     Priority Mux是很不好的结构，特别是对于 4-input LUT来说，Mux链越长，延时越大。

     不完整的 if…else 和 ?:就会综合出这样的结构。

     如果不是关键路径、对时序要求不高，这样的结构也是没有什么问题的；不过，这样的结构要尽量避免出现在关键路径上。

二、如何避免不好的结构

1、if…else 结构

      如果希望避免优先级，最好使用case。

      如果优先级是必须的，去掉不必要的default。

      … Avoid unnecessary default conditions in your multiplexer logic to reduce the complexity and logic utilization required to implement your design.

2、case 结构

      使用default，特别是独热码的时候更应该如此。如果default的分支值不是很重要，给它赋值 X。

      … If the value in the invalid cases is not important, specify those cases explicitly by assigning the X (don’t care) logic value instead of choosing another value.