1.命名規(guī)則

• 用有意義而有效的名字

  有效的命名有時(shí)并不是要求將功能描述出來,如:

for(i = 0;i < 1024;i = i + 1) Mem[i] <= #132'b0; 

• 用連貫的縮寫
  采用縮寫時(shí)應(yīng)該主義同一信號(hào)在模塊中的一致性.如:

 Addr address Pntr	pointer     Clk clock Rst		reset

• 用最右邊的字符下劃線代表低電平有效,高電平有效的信號(hào)不得以下劃線表示,短暫的有效信號(hào)建議采用高電平有效.如:

 Rst_     Trdy_     Irdy_

• 大小寫原則
  名字一般首字符大寫,其余小寫(但是parameter/integer定義的數(shù)值名可以全部大寫),兩個(gè)單詞之間用下劃線連接.如:

 Data_in Mem_wr     Rd_req     Sensor_ctrl

• 全局信號(hào)名中應(yīng)包含信號(hào)來源的信息.

  如:D_addr[7:2],這里的"D"指明了地址是解碼模塊(Decoder module)的地址.

• 同一信號(hào)在不同層次應(yīng)保持一致性

• 自己定義的常數(shù)和類型等用大寫表示.如:

 parameter CYCLE =100;

• 避免使用保留字

  如:in,out,x,z等不能夠作為變量,端口或模塊名

• 添加有意義的后綴,使信號(hào)名更加明確,常用的后綴有:

 _Clk 時(shí)鐘信號(hào) _next 寄存前的信號(hào) _z 連到三態(tài)輸出的信號(hào) _f 下降沿有效的寄存器 _xi 芯片原始輸入信號(hào) _xo 芯片原始輸出信號(hào) _xod 芯片的漏極開路輸出 _xz 芯片的三態(tài)輸出     -xbio   芯片的雙向信號(hào)

2.Modules

• 頂層模塊應(yīng)知識(shí)內(nèi)部模塊間的互聯(lián)

  Verilog設(shè)計(jì)一般都是層次性的設(shè)計(jì),也就是在設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)模塊,模塊間的調(diào)用在所難免.可把設(shè)計(jì)比喻成樹,被調(diào)用的模塊就是輸液,沒被調(diào)用的模塊就是樹根,那么在這個(gè)樹根模塊中,除了內(nèi)部的互聯(lián)和模塊的調(diào)用外,盡量避免再做邏輯,如不能再出現(xiàn)對(duì)reg變量賦值等.這樣做的目的是為了更有效的綜合,因?yàn)樵陧攲幽KVS出現(xiàn)中間邏輯,Synopsys的Design Compiler就不能把子模塊中的邏輯綜合到最優(yōu).

• 每個(gè)模塊應(yīng)該在開始處注明文件名,功能描述,引用模塊,設(shè)計(jì)者,設(shè)計(jì)時(shí)間,以及版權(quán)信息等.如:

 /*==============================================================================================*/ Filename            :   RX_MUX.v         Author              :   Dongyi Lin         Description         :            Called by           : Top module         Revision History : 22-05-27 Revision : 1.0 Email :   lindongyi@163.com Company :   Hunan Institute of Advanced Sensing and Information Technology,                                 Xiangtan Univeristy Copyright : 2022, Xiangtan University, All right reserved /*==============================================================================================*/

• 不要對(duì)Input進(jìn)行驅(qū)動(dòng),在module內(nèi)不要存在沒有驅(qū)動(dòng)的信號(hào),更不能在端口模塊出現(xiàn)沒有驅(qū)動(dòng)的輸出信號(hào),避免再仿真或綜合時(shí)產(chǎn)生warning,干擾錯(cuò)誤定位.

• 每行應(yīng)限制在80個(gè)字符以內(nèi),以保持代碼的清晰,沒關(guān)和層次感.

  一條語句占用一行,如果超過80個(gè)字符則要換行.

• 電路中調(diào)用的module名用Uxx表示.向量大小要表示清晰,采用基于名字的(name_based)調(diào)用,而非基于順序的(order_based).

Instance    Uinstance2(                 .DataOut        (DOUT ),                 .DataIn         (DIN ),                 .Cs_            (Cs_ ),	             );

• 時(shí)鐘的上升沿或下降沿采樣信號(hào),不能一會(huì)上升沿,一會(huì)用下降沿.如果既要用上升沿又要用下降沿,應(yīng)該分成兩個(gè)模塊設(shè)計(jì).建議在頂層模塊中對(duì)Clock做一個(gè)not門,
  在層次模塊中如果要用時(shí)鐘下降沿就可以用not門產(chǎn)生的Posedge Clk_,這樣的好處是在整個(gè)設(shè)計(jì)中采用同一種時(shí)鐘出發(fā),有利于綜合.

• 在模塊中增加注釋.

  對(duì)信號(hào),參量,引腳,模塊,函數(shù)及進(jìn)程等加以說明,便于閱讀與維護(hù).

• Module名稱要用大寫表示,且應(yīng)該與文件名保持一致.如:

 module DFF_ADSYNC_RST( Reset, Clk, Data, Qout     );

• 要嚴(yán)格芯片級(jí)模塊的劃分

  只有頂層包括IO引腳(pads),中間層是時(shí)鐘產(chǎn)生模塊,JTAG,芯片的內(nèi)核(CORE),這樣便于對(duì)每個(gè)模塊加以約束仿真,對(duì)時(shí)鐘也可以仔細(xì)仿真.

• 模塊輸出寄存器化

  對(duì)所有的模塊的數(shù)據(jù)加以寄存,使得輸出的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度和輸入的延遲可以預(yù)測(cè),從而使得模塊的綜合過程更簡(jiǎn)單.

3.Net and Register

• 一個(gè)reg變量只能在一個(gè)always語句中賦值

• 向量有效位順序一邊為從大到小
  推薦Data[4:0]這種格式的定義.

• 對(duì)net和register類型的數(shù)據(jù)要做聲明(在PORT中).

4.Expressions

• 用括號(hào)表示執(zhí)行的優(yōu)先級(jí),對(duì)讀者更情緒,更有意義,如:

 if(alpha < beta && gamma >= delta)...就不如下面的更好 if((alpha < beta) && (gamma >= delta))

• 用函數(shù)(function)來代替表達(dá)式的多次重復(fù)

  這樣在以后的版本升級(jí)時(shí)更便利,而且經(jīng)常使用的一組描述可以寫到一個(gè)任務(wù)(task)中

5.IF語句

• 向量比較時(shí),比較的向量要相等

  在向量比較時(shí),verilog將位數(shù)小的向量做0擴(kuò)展以使得他們的長(zhǎng)度相匹配,它的自動(dòng)擴(kuò)展是隱式的.建議采用顯式擴(kuò)展.如:

   reg Abc [7:0];     reg Bca [3:0];     ...... if(Abc == {4'b0,Bca})begin     ...... if(Abc == 8'b0)begin

• 每一個(gè)if都應(yīng)該有一個(gè)else與之對(duì)應(yīng)
  沒有else可能會(huì)使得綜合出的邏輯和RTL級(jí)的邏輯不同,如果條件為假時(shí)不盡興任何操作,則使用一條空語句,如:

   always@(Cond)begin if(Cond) DataOut <= DataIn;     end //以上語句DataOut會(huì)綜合出鎖存器.

• 如果變量在if-else語句或case語句中沒有被完全賦值,則應(yīng)該提前給變量一個(gè)缺省值,即:

 V1 = 2'b00;     V2 = 2'b00;     V3 = 2'b00; //給V1,V2,V3缺省值,在后面賦值變量時(shí)有一個(gè)默認(rèn)值在 if(a == b)begin V1 = 2'b01;         V2 = 2'b10; //V3 isnot assigned, so the default value of V3 is2'b00; end elseif(a == c)begin V2 = 2'b10;         V3 = 2'b11; //V1 isnot assigned, so the default value of V1 is2'b00; end ...

6.case語句

• case語句通常被綜合為一級(jí)多路復(fù)用器,而if-then-else語句則綜合為優(yōu)先編碼的串接的多個(gè)多路復(fù)用器.通常case語句比if語句快,有限編碼結(jié)果在信號(hào)到達(dá)時(shí)有先后.case語句仿真比條件語句快.

• 所有的case語句都應(yīng)該有一個(gè)default case,且允許空語句出現(xiàn)如:

default:	; 

7.Function

• 在function的最后給function賦值,如:

 function CompareVectors; input [199:0]	Vector1; input [199:0]	Vector2; input [31:0]	Length; //local variables integer i; reg Equal; begin i = 0; 	        Equal = 1; //給Equal賦初值 while((i < Length)&& Equal)begin if(Vector2[i] !== 1'bx)begin if(Vector1[i] !== Vector2[i]) 	                    Equal = 0; else; end i = i + 1; end CompareVectors = Equal; //賦值放在function的最后 endendfunction

• 在function中避免使用全局變量

  否則容易引起HDL行為及仿真和門級(jí)仿真的差異.如:

 function ByteCompare; input [15:0]  Vector1; input [15:0]  Vector2; input [7:0]   Length; begin if(ByteSel) //ByteSel是全局變量,如果在其他位置無意修改了,可能導(dǎo)致函數(shù)結(jié)果錯(cuò)誤, //所以最好在端口加以定義 ... else ... end endfunction

注意,函數(shù)與任務(wù)的調(diào)用均為靜態(tài)調(diào)用.

8.Assignment

• Verilog有兩種賦值方式:過程賦值(procedural)和連續(xù)賦值(continuous).過程復(fù)制用于過程代碼(initial,always,task,function)中給reg和integer變量,time\realtime\real復(fù)制,而連續(xù)賦值一般給wire變量賦值.

• always@(敏感表),敏感表要完整,如果不完整,將會(huì)引起仿真和綜合結(jié)果不一致,如:

 always@(d or Clr) if(Clr)             q = 1'b0; elseif(e)             q = d; //以上語句在行為及仿真時(shí)e的變化不會(huì)使仿真器進(jìn)入該always塊,導(dǎo)致仿真結(jié)果錯(cuò)誤.

• assign/deassign僅用于仿真加速,僅對(duì)寄存器有用.

• force/release僅用于debug,對(duì)寄存器和線網(wǎng)型都有用.

• 避免使用disable

• 對(duì)任何reg賦值,都用非阻塞賦值(<=)代替阻塞賦值(=),reg的非阻塞賦值要加單位延遲,但異步復(fù)位可加可不加.如:

 always@(posedge Clk or negedge Rst_)begin if(!Rst_)begin Rega <= 0;  //non_blocking assignment             Regb <= 0; end elseif(Soft_rst_all)begin Rega <= #u_dly  0;  //add unit delay Regb <= #u_dly  0; end elseif(Load_init)begin Rega <= #u_dly  init_rega; Regb <= #u_dly  init_rega; end elsebegin Rega <= #u_dly  Rega << 1;  Rega <= #u_dly  St_1;  end end //end Rega,Regb assignment

9.Combinatorial vs Sequential Logic

• 如果一個(gè)事件持續(xù)幾個(gè)時(shí)鐘周期,設(shè)計(jì)時(shí)就用時(shí)序邏輯代替組合邏輯.如:

 wire Ct_24_e4;  //Ct_24_e4 last over several clock cycles assign Ct_24_e4 = (count8bit[7:0] >= 8'h24) & (count8bit[7:0] <= 8'he4);

這種設(shè)計(jì)將綜合處兩個(gè)8bit加法器,而且會(huì)產(chǎn)生毛刺,對(duì)于這種電路,要采用時(shí)序設(shè)計(jì),代碼如下:

 reg Ct_24_e4; always@(posedge Clk ornegedge Rst_)begin if(!Rst_)             Ct_24_e4 <= 1'b0; elseif(count8bit[7:0] > 8'he4)             Ct_24_e4 <= #u_dly 1'b0; elseif(count8bit[7:0] > 8'h23)             Ct_24_e4 <= #u_dly 1'b1; else ; end

• 內(nèi)部總線不要懸空.在default狀態(tài),要把他上拉或下拉.

 wire OE_default; assign OE_default = !(oe1 | oe2 | oe3); assign bus[31:0] = oe1 ? Data1[31:0]:                         oe2 ? Data2[31:0]:                         oe3 ? Data3[31:0]:                         OE_default ? 32'h0000_0000: //如果bus不等于oe1,oe2,oe3中的任何一個(gè), //若等于OE_default,則bus為32'h0即拉低,否則拉高為高阻態(tài). 32'hzzzz_zzzz;

10.Macros 宏指令

• 為了保持代碼的可讀性常用`define做常數(shù)聲明

• 把`define放在一個(gè)獨(dú)立的文件中

  參數(shù)(parameter)必須在一個(gè)模塊中定義,不要傳遞參數(shù)到模塊(仿真測(cè)試向量例外);

  define可以在任何地方定義,要把所有的define定義在一個(gè)文件中(極少的一個(gè)兩個(gè)define就不用了吧),在編譯源代碼時(shí)首先把這個(gè)文件讀入.

  如果希望宏的作用于僅在一個(gè)模塊中,就用參數(shù)來代替.

11.Comments

• 對(duì)更新的內(nèi)容要做注釋

• 在語法塊的結(jié)尾做標(biāo)記

• 每一個(gè)模塊都應(yīng)該在模塊開始處做模塊級(jí)的注釋(參考前面的標(biāo)準(zhǔn)模塊頭)

• 在端口列表中出現(xiàn)的端口信號(hào),都應(yīng)該做簡(jiǎn)要的功能描述.

12.FSM 狀態(tài)機(jī)

• 狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)分配

  Verilog描述狀態(tài)機(jī)時(shí)必須有parameter分配好狀態(tài).

• 組合邏輯和時(shí)序邏輯分開用不同的進(jìn)程

  組合邏輯包括狀態(tài)譯碼和輸出,時(shí)序邏輯則是狀態(tài)寄存器的切換

• 必須對(duì)所有狀態(tài)都處理,不能出現(xiàn)無法處理的狀態(tài),使?fàn)顟B(tài)機(jī)時(shí)空

• Mealy狀態(tài)機(jī)輸出不僅取決于當(dāng)前狀態(tài),還與輸入有關(guān);Moore狀態(tài)機(jī)輸出僅與當(dāng)前狀態(tài)有關(guān).

  Mealy狀態(tài)機(jī)的例子如下:

   ... reg CurrentState,NextState,Out1; parameter S0 = 0, S1 = 1; always@(posedge Clk ornegedge Rst_) if(!Rst_)             CurrentState <= S0; else CurrentState <= #u_dly NextState; always@(In1 or In2 or CurrentState) case(CurrentState)             S0:begin NextState <= #u_dly S1; Out1 <= #u_dly 1'b0; end S1:begin if(In1)begin NextState <= #u_dly S0; Out1 <= #u_dly !In2; end end endcase

13.Module 編寫示例

/*==============================================================================================*/ Filename            :   module_name.v Author              :   Dongyi Lin     Description         :        Called by           :   Top module Revision History    : 22-05-27 Revision            : 1.0 Email               :   lindongyi@163.com Company             :   Hunan Institute of Advanced Sensing and Information Technology,                             Xiangtan Univeristy     Copyright           : 2022, Xiangtan University, All right reserved/*==============================================================================================*/module module_name(                     Output_ports, //comment:port description Input_ports, //comment:port description Io_ports, //comment:port description Clk_port, //comment:port description Rst_port //comment:port description);//port declarations output [31:0]      Dataout; input [31:0]      Datain; inout Bi_dir_siginal; input input1;                             input2; //interrnal wire/reg declarations wire [31:0]      internal_data; reg output_enable; //module instantiations, Self-build module module_name1 Uinstance_name1( .port1(...); .port2(...);     );          module_name2 Uinstance_name2( .port1(...); .port2(...);     ); //TSC4000 cell DTC12V1( .Clk(Clk), .CLRZ(Clr), .D(Data), .Q(Qout)     );//always block always@(input2)begin ... end//function and task definitions function [function_type] function_name;         declarations_of_inputs;         [declarations_of_local_variables]; begin behavirol_statement;             function_name = function_express; end endfunction endmodule

14.Testbench 編寫示例

下面是一個(gè)格雷碼的測(cè)試模塊:

 module TB_GRAY;      reg             Clock;     reg             Reset;      wire    [7:0]   Qout;      integer fout;           //輸出文件指針     parameter CYC = 20;      GRAY DUT(                 .Clock(Clock),                 .Reset(Reset),                 .Qout(Qout)     );      initial begin         Clock = 1'b0;         Reset = 1'b1; #(5 *CYC) Reset = 1'b0; #(5 *CYC) Reset = 1'b1; #(5000 *CYC);         $fclose(fout);         $finish;     end      initial begin         $shm_open("GRAY.shm");         $shm_probe("AS");         fout = $fopen("gray.dat");     end      always #(CYC) Clock = ~Clock;      //輸出數(shù)據(jù)到文件gray.dat     always@(posedge Clock)begin         $fwrite(fout,"%d %b\n", Qout, Qout);     end  endmodule

• 在testbench中避免使用絕對(duì)的時(shí)間,如#20,#15或#(CYC + 15)等,應(yīng)該在文件前端使用parameter定義一些常量,使得時(shí)間的定義像#(CYC + OFF0)這樣的形式,便于修改;

• 觀測(cè)結(jié)果可以輸出到波形文件GRAY.shm,或數(shù)據(jù)文件gray.dat.生成波形文件可以使用simwave或gtkwave觀測(cè)結(jié)果,比較直觀;而生成數(shù)據(jù)文件則既可以快速定位,也可以通過編寫的小程序工具對(duì)它進(jìn)行進(jìn)一步的處理;

• 對(duì)大的設(shè)計(jì)的頂層方針,一般不要對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行跟蹤,大的設(shè)計(jì)波形文件會(huì)很大,仿真時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng),可以有選擇的觀測(cè)一些信號(hào).