Verilog - 在一个总是块中两次为 reg 赋值

Question

我正在研究一个计数器，该计数器计算可变宽度输入比特流中的高位数。代码如下：

module counter(i_clk, i_arst, i_data, o_done, o_cnt);

    // ---------------------------------------- SIGNALS ---------------------------------------- //
    // Parameters   
    parameter                   OUT_WIDTH;      // Width of the output in bits
    parameter                   IN_WIDTH;       // Number of bits in an input bit stream

    // Input
    input   wire                i_clk;          // Clock
    input   wire                i_arst;         // Active high asynchronous reset
    input   wire                i_data;         // Input data

    // Outputs
    output  reg                 o_done;         // Output done bit
    output  reg[OUT_WIDTH-1:0]  o_cnt;          // WIDTH-bit output counter

    // Internal signals
    integer                     index;          // Bit index for the input
    reg[OUT_WIDTH-1:0]          r_cnt_tmp;      // Temporary counter for assignment


    // ---------------------------------------- LOGIC ---------------------------------------- //
    // Combinational logic
    always @(*) begin
        o_cnt = r_cnt_tmp;
    end


    // Sequential logic
    always @(posedge i_clk or posedge i_arst) begin

        // Reset the counter
        if(i_arst) begin
            r_cnt_tmp   <= {OUT_WIDTH{1'b0}};
            o_done      <= 1'b0;                
            index       <= 0;
        end
        else begin
            // When a new bit stream arrives
            if(index == 0) begin
                r_cnt_tmp   <= {OUT_WIDTH{1'b0}};       // Reset the output data
                o_done      <= 1'b0;                    // Data is now invalid because it is a new bit stream
                                                        // It only happens after a reset or a valid data output 
            end

            // If bit is set
            if(i_data == 1'b1) begin                
                r_cnt_tmp <= r_cnt_tmp + 1; // Count up
            end

            index <= index + 1;             // Increment the index

            if(index == IN_WIDTH) begin     // The input has been completely looped over
                o_done  <= 1'b1;            // Data is now valid for the output
                index   <= 0;               // Reset the index
            end
        end
    end
endmodule

完成当前比特流后，我设置 o_done 信号以通知输出数据有效，并重置变量索引以从新比特流开始。然后在下一个时钟上升沿，我重新设置了 o_done 信号和计数器值并重新开始计数。

我的问题是我的计数器并不总是重置。由于信号只在块的末尾取值，如果比特流的第一个比特为高，那么它不会被重置。

我想在同一个时钟周期内重新设置并重新开始计数，因为我不想要更多的延迟，而且我有连续的比特流到达输入端。

有没有办法避免这个问题？

感谢您的帮助。

Answer 1

我认为您的问题在于以下陈述：

           // When a new bit stream arrives
            if(index == 0) begin
                r_cnt_tmp   <= {OUT_WIDTH{1'b0}};       // Reset the output data
                o_done      <= 1'b0;                    // Data is now invalid because it is a new bit stream
                                                        // It only happens after a reset or a valid data output 
            end

            // If bit is set
            if(i_data == 1'b1) begin                
                r_cnt_tmp <= r_cnt_tmp + 1; // Count up
            end

假设您有index == 0 和i_data == 1。现在，r_cnt_tmp 值将在块执行后被调度为0，因为您在那里使用了非阻塞赋值。

下一个块将尝试增加该值，但它会使用计数器的旧值，并会愉快地覆盖先前计划的重置值。它很可能不是“1”或“0”。

重写它的一种方法如下。在示例中，如果 i_data 为 '1' 而 index 为 0，则计数器的初始值将变为 '1'。

           // When a new bit stream arrives
            if(index == 0) begin
                r_cnt_tmp   <= i_data;       // Reset the output data to '0' or '1' depending on i_data
                o_done      <= 1'b0;                    // Data is now invalid because it is a new bit stream
                                                        // It only happens after a reset or a valid data output 
            end
            else if(i_data == 1'b1) begin   // you definitely need this 'else'             
                r_cnt_tmp <= r_cnt_tmp + 1; // Count up
            end

抱歉，我还没有测试过，尤其是当 i_data 为 'x' 时。

对于初始条件，您可能需要不同的要求。所以，你可以用你自己的方式来写。