编码 D 触发器的更好方法答案

【问题标题】：better way of coding a D flip-flop编码 D 触发器的更好方法
【发布时间】：2012-06-13 03:10:59
【问题描述】：

最近在verilog中看到一些D触发器RTL代码是这样的：

    module d_ff(
            input d,
            input clk,
            input reset,
            input we,
            output q
    );

    always @(posedge clk) begin
            if (~reset) begin
                    q <= 1'b0;
            end
            else if (we) begin
                    q <= d;
            end
            else begin
                    q <= q;
            end
    end
    endmodule

声明q <= q;有必要吗？

【问题讨论】：

标签： verilog

【解决方案1】：

语句 q

不，不是这样，对于 ASIC，它实际上可能会增加面积和功耗。我不确定现代 FPGA 如何处理这个问题。在综合期间，该工具将看到该语句并要求在每个正时钟沿更新 q。如果没有最后的 else 子句，该工具只能在满足给定条件时免费更新 q。

在 ASIC 上，这意味着综合工具可以插入时钟门（如果库有时钟门）而不是多路复用器。对于单个 DFF，这实际上可能更糟，因为时钟门通常比多路复用器大得多，但如果 q 是 32 位，那么节省的费用可能非常显着。现代工具可以自动检测使用共享使能的 DFF 数量是否满足特定阈值，然后适当地选择时钟门或多路复用器。

在这种情况下，该工具需要 3 个多路复用器和额外的路由

always @(posedge CLK or negedge RESET)
  if(~RESET)
    COUNT <= 0;
  else if(INC)
    COUNT <= COUNT + 1;
  else
    COUNT <= COUNT;

这里的工具对所有 DFF 使用单个时钟门

always @(posedge CLK or negedge RESET)
  if(~RESET)
    COUNT <= 0;
  else if(INC)
    COUNT <= COUNT + 1;

Images from here

【讨论】：

这似乎是合成器可以对任何一段代码进行的优化，因为行为是相同的
小心时钟门控。它可能会导致故障。

【解决方案2】：

就模拟而言，删除该语句不会改变任何内容，因为 q 应该是 reg 类型（或 SystemVerilog 中的逻辑），并且应该保持其值。

此外，大多数综合工具应该在这两种情况下生成相同的电路，因为 q 是使用非阻塞分配更新的。也许更好的代码是使用 always_ff 而不是 always（如果您的工具支持它）。这样，编译器将检查 q 是否始终使用非阻塞赋值进行更新，并生成顺序逻辑。

【讨论】：