FPGA設計中邏輯復制的使用

FPGA設計中邏輯復制的使用在FPGA設計中經(jīng)常使用到邏輯復制，邏輯復制也用在很多場合。1．

信號驅動級數(shù)非常大，扇出很大，需要增加驅動力邏輯復制最常使用的場合時調整信號的扇出。如果某個信號需要驅動后級很多單元，此時該信號的扇出非常大，那么為了增加這個信號的驅動能力，一種辦法就是插入多級Buffer，但是這樣雖然能增加驅動能力，但是也增加了這個信號的路徑延時。為了避免這種情況這時可以復制生成這個信號的邏輯，用多路同頻同相的信號驅動后續(xù)電路，使平均到每路的扇出變低，這樣不需要插入Buffer就能滿足驅動能力增加的要求，從而節(jié)約該信號的路徑延時。如從圖1.1到圖1.2轉變所示。

圖1.1

邏輯復制前

圖1.2

邏輯復制后由于現(xiàn)在綜合器都已經(jīng)非常智能，此種場合的邏輯復制工作大多由綜合器完成，不需要人手動調整。各大FPGA廠商的綜合器以及第三方綜合器都有這種功能。2．

FPGA中需要做很多重復工作在某些FPGA設計中，需要很多重復設計的時候，這時候邏輯復制也就有用了。例如：在某個特殊應用場合需要設計方向可以任意改變的240位寬的三態(tài)IO管腳。我們先看看常用的一個位寬的三態(tài)管腳怎么設計。

moduleinout_interface(dat_in,io_out,io_dir,dat_out);inputdat_in;inputio_dir;outputdat_out;inoutio_out;assignio_out=io_dir?dat_in:1'bz;assigndat_out=io_out;endmodule

如上述程序所示為單個雙向IO口的典型設計代碼，中間由IO輸入方向控制數(shù)據(jù)和高阻之間的切換，難題出現(xiàn)了，怎么設計240位寬的雙向IO口呢？難道如下列程序所示：

moduleinout_interface(dat_in,io_out,io_dir,dat_out);input[239:0]dat_in;input[239:0]io_dir;output[239:0]dat_out;inout[239:0]io_out;assignio_out=io_dir?dat_in:240'bz;assigndat_out=io_out;endmodule

顯然這樣是不行的，因為當io_dir為240位的時候只有當全為0的時候此式才為假，其余時候都為真，顯然達不到想要的每個IO都是雙向口的設計。修改代碼如下：

moduleinout_interface(dat_in,io_out,io_dir,dat_out);input[239:0]dat_in;input[239:0]io_dir;output[239:0]dat_out;inout[239:0]io_out;assignio_out[0]=io_dir[0]?dat_in[0]:1'bz;assigndat_out[0]=io_out[0];assignio_out[1]=io_dir[1]?dat_in[1]:1'bz;assigndat_out[1]=io_out[1];assignio_out[2]=io_dir[2]?dat_in[2]:1'bz;assigndat_out[2]=io_out[2];..//此處略去1萬行.assignio_out[239]=io_dir[239]?dat_in[239]:1'bz;assigndat_out[239]=io_out[239];endmodule顯然這種辦法能實現(xiàn)240位寬的獨立方向控制IO，但是估計寫代碼要累死人，有沒得更好的辦法呢？當然有，在verilog2001中有個邏輯復制語法——generate，可以對verilog模塊進行無限復制。有了這個模塊我們即可輕松通過邏輯復制來達到我們的要求了。

//單個雙向IO實現(xiàn)模塊modulepin_inout(indat,indir,outdat,outdatin);inputindat;inputindir;inoutoutdat;outputoutdatin;assignoutdat=indir?indat:1'bz;assignoutdatin=outdat;endmodulemoduleinout_interface(dat_in,io_out,io_dir,dat_out);input[239:0]dat_in;input[239:0]io_dir;output[239:0]dat_out;inout[239:0]io_out;//邏輯復制240次genvari;generatefor(i=0;i<240;i=i+1)begin:pin_looppin_inoutpin_inout_inst(.indat(dat_in[i]),.indir(io_dir[i]),.outdat(io_out[i]),.outdatin(dat_out[i]));endendgenerat