《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Verilog中的阻塞賦值和非阻塞復(fù)制
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摘要: 阻塞和非阻塞語(yǔ)句作為verilog HDL語(yǔ)言的最大難點(diǎn)之一,一直困擾著FPGA設(shè)計(jì)者,即使是一個(gè)頗富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師,也很容易在這個(gè)點(diǎn)上犯下一些不必要的錯(cuò)誤。阻塞和非阻塞可以說(shuō)是血脈相連,但是又有著本質(zhì)的差別。理解不清或運(yùn)用不當(dāng),都往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)工程達(dá)不到預(yù)期的效果,而其中的錯(cuò)誤又很隱晦。下面我給大家談?wù)勛枞头亲枞Z(yǔ)句的本質(zhì)區(qū)別和在FPGA設(shè)計(jì)中的不同運(yùn)用。
關(guān)鍵詞: 開(kāi)發(fā)工具 Verilog 阻塞
Abstract:
Key words :

阻塞和非阻塞語(yǔ)句作為verilog HDL語(yǔ)言的最大難點(diǎn)之一,一直困擾著FPGA設(shè)計(jì)者,即使是一個(gè)頗富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師,也很容易在這個(gè)點(diǎn)上犯下一些不必要的錯(cuò)誤。阻塞和非阻塞可以說(shuō)是血脈相連,但是又有著本質(zhì)的差別。理解不清或運(yùn)用不當(dāng),都往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)工程達(dá)不到預(yù)期的效果,而其中的錯(cuò)誤又很隱晦。下面我給大家談?wù)勛枞头亲枞Z(yǔ)句的本質(zhì)區(qū)別和在FPGA設(shè)計(jì)中的不同運(yùn)用。

阻塞語(yǔ)句
        
顧名思義,即本條語(yǔ)句具有影響下一條語(yǔ)句的作用,在同一個(gè)進(jìn)程always中,一條阻塞賦值語(yǔ)句的執(zhí)行是立刻影響著下條語(yǔ)句的執(zhí)行情況和結(jié)果。如果該條語(yǔ)句沒(méi)有執(zhí)行完,那么下條語(yǔ)句不可能進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)的,因此,從字面層上理解,該條語(yǔ)句阻塞了下面語(yǔ)句的執(zhí)行。阻塞語(yǔ)句最能體現(xiàn)verilog HDL和C語(yǔ)言之間的血緣關(guān)系,比如,在時(shí)鐘沿觸發(fā)的always進(jìn)程里,若先執(zhí)行b=c,再執(zhí)行a=b,那么本質(zhì)上,在一個(gè)時(shí)鐘沿觸發(fā)里面,a=c成立,即是說(shuō),不要b變量,直接在進(jìn)程里賦值a=c,結(jié)果是一樣的。這和c語(yǔ)言中b=c,a=b性質(zhì)相同。

非阻塞語(yǔ)句
       非阻塞語(yǔ)句應(yīng)該來(lái)說(shuō),更能體現(xiàn)硬件電路的特點(diǎn)。這正是非阻塞語(yǔ)句廣泛應(yīng)用于時(shí)序邏輯電路的原因。接上面的例子,如果在一個(gè)時(shí)鐘沿觸發(fā)的always進(jìn)程里面,b<=c,a<=b那么就不可能直接在進(jìn)程里面賦值a<=c.因?yàn)閏的值要經(jīng)過(guò)兩個(gè)時(shí)鐘延遲才傳到a里面,即c若從0變?yōu)?,那么要經(jīng)過(guò)兩個(gè)clk上升沿才傳到a,a的值才從0變?yōu)?。兩次賦值正是體現(xiàn)了兩個(gè)時(shí)鐘延遲的特點(diǎn)。這種特點(diǎn)即是非阻塞語(yǔ)句非阻塞的的原因?qū)е碌?,就是說(shuō),a<=b,不會(huì)因?yàn)閎<=c沒(méi)有執(zhí)行完畢而不執(zhí)行,只要時(shí)鐘觸發(fā)進(jìn)程,那么a<=b,b<=c同時(shí)執(zhí)行。所以,如果c為1,b為0,a為1的話(huà),那么在在非阻塞語(yǔ)句的進(jìn)程里面,一個(gè)時(shí)鐘沿到來(lái),由于他們之間是同時(shí)執(zhí)行的,所以把c的1賦給了b,把b的0賦給了a,但是在阻塞語(yǔ)句里面,c的1先給了b,然后b把新賦值的1又給了a,那么a在一個(gè)時(shí)鐘之后即變成了1。(在一次觸發(fā)進(jìn)程里,無(wú)論是阻塞和非阻塞語(yǔ)句,每條語(yǔ)句只能執(zhí)行一次)
       所以從上面的介紹里面,可以看出,阻塞語(yǔ)句是順序執(zhí)行的,而非阻塞語(yǔ)句是同時(shí)執(zhí)行的,那么,如何在設(shè)計(jì)里面運(yùn)用好阻塞語(yǔ)句和非阻塞語(yǔ)句呢,總體上來(lái)講,遵循大體原則:阻塞語(yǔ)句運(yùn)用在組合邏輯電路設(shè)計(jì)里面,非阻塞語(yǔ)句運(yùn)用在時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)里面。但是一般來(lái)講,一個(gè)設(shè)計(jì)往往包含著組合邏輯和時(shí)序邏輯??梢栽偌?xì)分為以下幾個(gè)情況,并可以用阻塞語(yǔ)句和非阻塞語(yǔ)句不同的設(shè)計(jì)來(lái)區(qū)別討論它們之間的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)一步理解清楚。。。。。。(最直觀的說(shuō)法就是如下仿真一下:觀察out1~out4的變化,就明白了!
`timescale 1ns/100ps
module test1();
reg clk;
reg sigin;
reg out1;
reg out2;
reg out3;
reg out4;
//assign #10 out3 = sigin;
always #10 clk=~clk;
always #70 sigin = ~sigin;
initial
begin
sigin = 1'b0;
clk= 1'b0;
out1 =1'b0;
out2 =1'b0;
end
always @(sigin)
begin
$display('%d',$time);
out1<=sigin;
out2<= out1;
out3 = sigin;
out4 = out3;
$display('%d',$time);
end
endmodule

#1: 當(dāng)為時(shí)序邏輯建模,使用“非阻塞賦值”。
#2: 當(dāng)為鎖存器(latch)建模,使用“非阻塞賦值”。
#3: 當(dāng)用always塊為組合邏輯建模,使用“阻塞賦值”
#4: 當(dāng)在同一個(gè)always塊里面既為組合邏輯又為時(shí)序邏輯建模,使用“非阻塞賦值”。
#5: 不要在同一個(gè)always塊里面混合使用“阻塞賦值”和“非阻塞賦值”。
#6: 不要在兩個(gè)或兩個(gè)以上always塊里面對(duì)同一個(gè)變量進(jìn)行賦值。
#7: 使用$strobe以顯示已被“非阻塞賦值”的值。
#8: 不要使用#0延遲的賦值。

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