Verilog的設(shè)計(jì)方法介紹

設(shè)計(jì)方法

Verilog 的設(shè)計(jì)多采用自上而下的設(shè)計(jì)方法（top-down）。即先定義頂層模塊功能，進(jìn)而分析要構(gòu)成頂層模塊的必要子模塊；然后進(jìn)一步對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行分解、設(shè)計(jì)，直到到達(dá)無(wú)法進(jìn)一步分解的底層功能塊。這樣，可以把一個(gè)較大的系統(tǒng)，細(xì)化成多個(gè)小系統(tǒng)，從時(shí)間、工作量上分配給更多的人員去設(shè)計(jì)，從而提高了設(shè)計(jì)速度，縮短了開(kāi)發(fā)周期。

設(shè)計(jì)流程

Verilog 的設(shè)計(jì)流程，一般包括以下幾個(gè)步驟：

◆需求分析：

工作人員需要對(duì)用戶提出的功能要求進(jìn)行分析理解，做出電路系統(tǒng)的整體規(guī)劃，形成詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)，確定初步方案。例如，要設(shè)計(jì)一個(gè)電子屏，需要考慮供電方式、工作頻率、產(chǎn)品體積、成本、功耗等，電路實(shí)現(xiàn)采用 ASIC 還是選用 FPGA/CPLD 器件等。

◆功能劃分

正確地分析了用戶的電路需求后，就可以進(jìn)行邏輯功能的總體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)整個(gè)電路的功能、接口和總體結(jié)構(gòu)，考慮功能模塊的劃分和設(shè)計(jì)思路，各子模塊的接口和時(shí)序（包括接口時(shí)序和內(nèi)部信號(hào)的時(shí)序）等，向項(xiàng)目組成員合理分配子模塊設(shè)計(jì)任務(wù)。

◆文本描述：

可以用任意的文本編輯器，也可以用專用的 HDL 編輯環(huán)境，對(duì)所需求的數(shù)字電路進(jìn)行設(shè)計(jì)建模，保存為 .v 文件。

◆功能仿真（前仿真）：

對(duì)建模文件進(jìn)行編譯，對(duì)模型電路進(jìn)行功能上的仿真驗(yàn)證，查找設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤并修正。

此時(shí)的仿真驗(yàn)證并沒(méi)有考慮到信號(hào)的延遲等一些 timing 因素，只是驗(yàn)證邏輯上的正確性。

◆邏輯綜合：

綜合（synthesize），就是在標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)和特定的設(shè)計(jì)約束的基礎(chǔ)上，將設(shè)計(jì)的高層次描述（Verilog 建模）轉(zhuǎn)換為門級(jí)網(wǎng)表的過(guò)程。邏輯綜合的目的是產(chǎn)生物理電路門級(jí)結(jié)構(gòu)，并在邏輯、時(shí)序上進(jìn)行一定程度的優(yōu)化，尋求邏輯、面積、功耗的平衡，增強(qiáng)電路的可測(cè)試性。

但不是所有的 Verilog 語(yǔ)句都是可以綜合成邏輯單元的，例如時(shí)延語(yǔ)句。

◆布局布線：

根據(jù)邏輯綜合出的網(wǎng)表與約束文件，利用廠家提供的各種基本標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)，對(duì)門級(jí)電路進(jìn)行布局布線。至此，已經(jīng)將 Verilog 設(shè)計(jì)的數(shù)字電路，設(shè)計(jì)成由標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)組成的數(shù)字電路。

◆時(shí)序仿真（后仿真）

布局布線后，電路模型中已經(jīng)包含了時(shí)延信息。利用在布局布線中獲得的精確參數(shù)，用仿真軟件驗(yàn)證電路的時(shí)序。單元器件的不同、布局布線方案都會(huì)給電路的時(shí)序造成影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。出錯(cuò)后可能就需要重新修改 RTL（寄存器傳輸級(jí)描述，即 Verilog 初版描述），重復(fù)后面的步驟。這樣的過(guò)程可能反復(fù)多次，直至錯(cuò)誤完全排除。

◆FPGA/CPLD 下載或 ASIC 制造工藝生產(chǎn)

完成上面所有步驟后，就可以通過(guò)開(kāi)發(fā)工具將設(shè)計(jì)的數(shù)字電路目標(biāo)文件下載到 FPGA/CPLD 芯片中，然后在電路板上進(jìn)行調(diào)試、驗(yàn)證。

如果要在 ASIC 上實(shí)現(xiàn)，則需要制造芯片。一般芯片制造時(shí)，也需要先在 FPGA 板卡上進(jìn)行邏輯功能的驗(yàn)證。