當(dāng)前最流行的硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言有兩種，即 VHDL 與 Verilog HDL，兩者各有優(yōu)劣，也各有相當(dāng)多的擁護(hù)者。VHDL 語(yǔ)言由美國(guó)軍方所推出，最早通過(guò)國(guó)際電機(jī)工程師學(xué)會(huì)(IEEE)的標(biāo)準(zhǔn)，在北美及歐洲應(yīng)用非常普遍。而 Verilog HDL 語(yǔ)言則由 Gateway 公司提出，這家公司輾轉(zhuǎn)被Cadence所購(gòu)并，并得到Synopsys的支持。在得到這兩大 EDA 公司的支持后，也隨后通過(guò)了 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)，在美國(guó)、日本及中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)使用非常普遍。

1.整體結(jié)構(gòu)

點(diǎn)評(píng)：

兩者結(jié)構(gòu)基本相似，并行語(yǔ)句的種類(lèi)也類(lèi)似;

VHDL語(yǔ)言需要進(jìn)行大量說(shuō)明，程序通常比較長(zhǎng);

Verilog HDL通常不進(jìn)行說(shuō)明，或只進(jìn)行非常簡(jiǎn)短的說(shuō)明，程序比較簡(jiǎn)短。

2.數(shù)據(jù)對(duì)象及類(lèi)型

VHDL

常量 信號(hào) 變量 9種預(yù)定義類(lèi)型 各類(lèi)用戶(hù)定義類(lèi)型

可描述各類(lèi)不同的量

必須進(jìn)行類(lèi)型說(shuō)明

運(yùn)算時(shí)必須考慮類(lèi)型的一致性和適用性

Verilog HDL

常量： 數(shù)量，參量

變量：網(wǎng)絡(luò)型 寄存器型

類(lèi)型種類(lèi)少

運(yùn)算時(shí)所受的約束少

3.運(yùn)算符號(hào)

運(yùn)算主要分為3類(lèi) ： 算術(shù)運(yùn)算 邏輯運(yùn)算 關(guān)系運(yùn)算

算術(shù)運(yùn)算

VHDL中有10種 但很多都不能進(jìn)行綜合，只能用于行為描述

Verilog HDL中只有能夠綜合的5種

邏輯運(yùn)算

VHDL中 有常用的6種，均用字符形式表達(dá)

Verilog HDL中有3類(lèi)共14種，

分為一般邏輯運(yùn)算，位邏輯運(yùn)算，縮減邏輯運(yùn)算

關(guān)系運(yùn)算

VHDL中有6種

Verilog HDL中有2類(lèi)共8種，對(duì)比增加了全等和不全等(用于對(duì)不定態(tài)比較)。

除了以上3類(lèi)運(yùn)算外，VHDL中還有連接運(yùn)算，Verilog HDL中還有連接運(yùn)算、移位運(yùn)算和條件運(yùn)算。

點(diǎn)評(píng)：

VHDL的運(yùn)算劃分比較抽象，適應(yīng)面較廣

Verilog HDL的運(yùn)算劃分比較具體，對(duì)邏輯代數(shù)反映更細(xì)致一些。

4.語(yǔ)句

兩種語(yǔ)言的語(yǔ)句都分為并行語(yǔ)句和順序語(yǔ)句，并行語(yǔ)句在主程序中使用，順序語(yǔ)句只能在子結(jié)構(gòu)中使用;

并行語(yǔ)句都分為3種形式：

function function 'define

procedure task

6.附加結(jié)構(gòu)

library

package 'include

7.典型程序?qū)Ρ龋?

8位4選1MUX

初學(xué)者往往頭疼于選哪種入門(mén)合適。其實(shí)，隨便選一種即可。最關(guān)鍵的是要養(yǎng)成良好的代碼編寫(xiě)風(fēng)格，在滿(mǎn)足功能和性能目標(biāo)的前提下，增強(qiáng)代碼的可讀性、可移植性。

良好代碼編寫(xiě)風(fēng)格的通則概括如下：

(1) 對(duì)所有的信號(hào)名、變量名和端口名都用小寫(xiě)，這樣做是為了和業(yè)界的習(xí)慣保持一致;對(duì)常量名和用戶(hù)定義的類(lèi)型用大寫(xiě);

(2) 使用有意義的信號(hào)名、端口名、函數(shù)名和參數(shù)名;

(3) 信號(hào)名長(zhǎng)度不要太長(zhǎng);

(4) 對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)使用clk 作為信號(hào)名，如果設(shè)計(jì)中存在多個(gè)時(shí)鐘，使用clk 作為時(shí)鐘信號(hào)的前綴;

(5) 對(duì)來(lái)自同一驅(qū)動(dòng)源的信號(hào)在不同的子模塊中采用相同的名字，這要求在芯片總體設(shè)計(jì)時(shí)就定義好頂層子模塊間連線(xiàn)的名字，端口和連接端口的信號(hào)盡可能采用相同的名字;

(6) 對(duì)于低電平有效的信號(hào)，應(yīng)該以一個(gè)下劃線(xiàn)跟一個(gè)小寫(xiě)字母b 或n 表示。注意在同一個(gè)設(shè)計(jì)中要使用同一個(gè)小寫(xiě)字母表示低電平有效;

(7) 對(duì)于復(fù)位信號(hào)使用rst 作為信號(hào)名，如果復(fù)位信號(hào)是低電平有效，建議使用rst_n;

(8) 當(dāng)描述多比特總線(xiàn)時(shí)，使用一致的定義順序，對(duì)于verilog 建議采用bus_signal[x:0]的表示;

(9) 盡量遵循業(yè)界已經(jīng)習(xí)慣的一些約定。如*_r 表示寄存器輸出，*_a 表示異步信號(hào)，*_pn 表示多周期路徑第n 個(gè)周期使用的信號(hào)，*_nxt 表示鎖存前的信號(hào)，*_z 表示三態(tài)信號(hào)等;

(10)在源文件、批處理文件的開(kāi)始應(yīng)該包含一個(gè)文件頭、文件頭一般包含的內(nèi)容如下例所示：文件名，作者，模塊的實(shí)現(xiàn)功能概述和關(guān)鍵特性描述，文件創(chuàng)建和修改的記錄，包括修改時(shí)間，修改的內(nèi)容等;

(11)使用適當(dāng)?shù)淖⑨寔?lái)解釋所有的always 進(jìn)程、函數(shù)、端口定義、信號(hào)含義、變量含義或信號(hào)組、變量組的意義等。注釋?xiě)?yīng)該放在它所注釋的代碼附近，要求簡(jiǎn)明扼要，只要足夠說(shuō)明設(shè)計(jì)意圖即可，避免過(guò)于復(fù)雜;

(12)每一行語(yǔ)句獨(dú)立成行。盡管VHDL 和Verilog 都允許一行可以寫(xiě)多個(gè)語(yǔ)句，當(dāng)時(shí)每個(gè)語(yǔ)句獨(dú)立成行可以增加可讀性和可維護(hù)性。同時(shí)保持每行小于或等于72 個(gè)字符，這樣做都是為了提高代碼得可讀性;

(13)建議采用縮進(jìn)提高續(xù)行和嵌套語(yǔ)句得可讀性?？s進(jìn)一般采用兩個(gè)空格，如西安交通大學(xué)SOC 設(shè)計(jì)中心2 如果空格太多則在深層嵌套時(shí)限制行長(zhǎng)。同時(shí)縮進(jìn)避免使用TAB 鍵，這樣可以避免不同機(jī)器TAB 鍵得設(shè)置不同限制代碼得可移植能力;

(14)在RTL 源碼的設(shè)計(jì)中任何元素包括端口、信號(hào)、變量、函數(shù)、任務(wù)、模塊等的命名都不能取Verilog 和VHDL 語(yǔ)言的關(guān)鍵字;

(15)在進(jìn)行模塊的端口申明時(shí)，每行只申明一個(gè)端口，并建議采用以下順序：

輸入信號(hào)的clk、rst、enables other control signals、data and address signals。然后再申明輸出信號(hào)的clk、rst、enalbes other control signals、data signals;

(16)在例化模塊時(shí)，使用名字相關(guān)的顯式映射而不要采用位置相關(guān)的映射，這樣可以提高代碼的可讀性和方便debug 連線(xiàn)錯(cuò)誤;

(17)如果同一段代碼需要重復(fù)多次，盡可能使用函數(shù)，如果有可能，可以將函數(shù)通用化，以使得它可以復(fù)用。注意，內(nèi)部函數(shù)的定義一般要添加注釋?zhuān)@樣可以提高代碼的可讀性;

(18)盡可能使用循環(huán)語(yǔ)句和寄存器組來(lái)提高源代碼的可讀性，這樣可以有效地減少代碼行數(shù);

(19)對(duì)一些重要的always 語(yǔ)句塊定義一個(gè)有意義的標(biāo)號(hào)，這樣有助于調(diào)試。注意標(biāo)號(hào)名不要與信號(hào)名、變量名重復(fù);

(20)代碼編寫(xiě)時(shí)的數(shù)據(jù)類(lèi)型只使用IEEE 定義的標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型，在VHDL 語(yǔ)言中，設(shè)計(jì)者可以定義新的類(lèi)型和子類(lèi)型，但是所有這些都必須基于IEEE 的標(biāo)準(zhǔn);

(21)在設(shè)計(jì)中不要直接使用數(shù)字，作為例外，可以使用0 和1。建議采用參數(shù)定義代替直接的數(shù)字。同時(shí)，在定義常量時(shí)，如果一個(gè)常量依賴(lài)于另一個(gè)常量，建議在定義該常量時(shí)用表達(dá)式表示出這種關(guān)系;

(22)不要在源代碼中使用嵌入式的dc_shell 綜合命令。這是因?yàn)槠渌木C合工具并不認(rèn)得這些隱含命令，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的或較差的綜合結(jié)果。即使使用Design Compiler，當(dāng)綜合策略改變時(shí)，嵌入式的綜合命令也不如放到批處理綜合文件中易于維護(hù)。這個(gè)規(guī)則有一個(gè)例外的綜合命令，即編譯開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和關(guān)閉可以嵌入到代碼中;

(23)在設(shè)計(jì)中避免實(shí)例化具體的門(mén)級(jí)電路。門(mén)級(jí)電路可讀性差，且難于理解和維護(hù)，如果使用特定工藝的門(mén)電路，設(shè)計(jì)將變得不可移植。如果必須實(shí)例化門(mén)電路，我們建議采用獨(dú)立于工藝庫(kù)的門(mén)電路，如SYNOPSYS 公司提供的GTECH 庫(kù)包含了高質(zhì)量的常用的門(mén)級(jí)電路;

(24)避免冗長(zhǎng)的邏輯和子表達(dá)式;

(25)避免采用內(nèi)部三態(tài)電路，建議用多路選擇電路代替內(nèi)部三態(tài)電路。