FPGA设计用好的代码实现0仿真0调试

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FPGA设计用好的代码实现0仿真0调试 在正式开始之前，我们先看看一位FPGA工程师的工作日常： 8 E. R* n0 N, Z( z0 J; l$ b( }& H5 P开始设计代码 开始写第一个always代码 发现要增加一个信号，因此写第二个always,设计这个新增的信号 ' X+ j2 @3 q# n1 R- u3 g回到第一个always上，继续完善这个代码 开始写第三个always代码 9 Q6 C% }: T& @# @感觉第一个always有情况没考虑到 一阵重新思考 回去修改第一个always的代码 写完后，得了，不检查代码了，仿真再说吧。 6 _" }$ T/ ?! N* ~+ g/ R" T% W% e 仿真过程： 9 b# C8 w: x( d- X5 h/ u3 D每个时钟上升沿一个一个检查 发现这时某信号没有变高 检查代码，把BUG补上 - A5 k) n$ C. B5 L继续检查波形，继续补BUG 发现信号A和B时序对不齐 思考是打补丁呢还是打补丁呢 是改这个信号呢，还是改那个信号，还是加一个信号 一番折腾后，终于对齐了 / F7 L# B0 z2 ]' ^) w0 i6 M修改测试文件，再测试 还是有BUG，继续打补丁 6 a: l7 |5 g1 w7 l' M 9 e" U, s; x. D' |0 X3 C% j该上板调试了 系统跑一会没问题，长时间跑就出BUG 5 T1 o) c" r: [- W( [) {. n0 \用调试工具各种分析各种定位 一番折腾后，终于找到BUG * Z+ @" W0 F3 Z! D2 e8 y4 n; C一个corner没想到/粗心大意漏了个条件/ 早知道，要没这BUG，我早就做完了 又出现BUG了，又要来折腾啦。 8 f8 R, e$ P; w% ] 这个场景是不是觉得很熟悉？还有下面这些情形也许都遇到过：一个项目看上去很简单，精心设置了架构，结果越做发现冲突越多，直到整个逻辑完全混乱。本来一天可以的完成的事不知道怎么搞的一个星期还没有完成；本来只需要做一行更改，结果却涉及到N个模块；出现了一个非常小的BUG打了一个补丁，然后补丁越来越多，到最后无法解决。诸如此类等等情况不一而足，究其原因，总离不开“混乱”两个字。这些混乱的根源是什么？又该如何解决呢？ 一个好的FPGA项目的设计作品，不仅依赖于架构设计，优秀的代码也是必不可少的关键因素。而好的代码最基本的就是清晰整洁。整洁的代码运行稳定，也是后期维护和升级的基础。正如C++语言发明者Bjarne  Stroustrup说的那样：“代码逻辑应当直截了当，叫缺陷难以隐藏；尽量减少依赖关系，使之便于维护；依据某种分层战略完善错误处理代码；性能调至最优，避免其他人优化时不知所措从而出现混乱状态。整洁的代码只做好一件事。” 这段话说得实在太好了，整洁的代码只去做好一件事。事实上，有两点只要做到了，就可以大大提高自己代码的整洁度。第一、写简单的代码；第二、把复杂的代码简单化。下面我们通过一个小的实例来说明一下。我们先来看这样一组代码：    1    2    3    4    5     6    7    8    9    10    11    12    13    14    15    16    always   @(posEDGE clk or negedge rst_n)begin         if(rst_n==1'b0)begin             shi_ge <= 0 ;         end         else if(((set_flag == 1'b1 && set_sel == 4)&& (key_vld  == 1 && key_num == 4'b0010)) || shi_ge_add)begin             if(shi_shi ==2 && shi_ge == 3)begin                shi_ge <= 0 ;             end             else if((shi_shi == 0 || shi_shi ==1) && shi_ge == 9)begin                shi_ge <= 0 ;             end             else begin                shi_ge <= shi_ge + 1 ;             end         end    end 这个程序时一个数字时钟功能的其中一份关于小时个位的代码。小时个位复位等于0（第3行代码）；设置的语句（第5行代码），意思是当你选中小时的个位并且按键按下去，小时个位+1，或者说正常情况下一个小时+1。这里需要注意的是：首先小时的计数方式在0：00——9：00，10：00——19：00，20：00——23：00情况下+1；另外几个时间点清零。 我们来分析一下，在这份代码的设计中需要考虑到很多因素。第一、需要考虑按键；第二、按下去时与正常计数的关系；第三、需要数多少次清零，比如说9点、19点、23点清零；当很多因素混在一起去考虑，特别是格式没有被规范的时候，就容易出现混乱、遗漏点或是相互之间出现冲突，出错的可能性随之变大。 接下来我们来看另外一组代码的思路和操作。 首先，我们建立一个通用的计数器模板，命名为jsq。每次遇到计数器，只需要输入JSq，即可调入该模板。（注：关于模板的设置以后章节介绍）    1    2    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12    13    14    always @(posedge clk or negedge  rst_n)begin         if(!rst_n)begin             cnt <= 0;         end         else if(add_cnt)begin             if(end_cnt)                cnt <= 0;             else                cnt <= cnt + 1;         end    end     assign add_cnt = ;          assign end_cnt = add_cnt && cnt==  ; 接下来设置什么时候个位+1，分为两种情况：1、按键按下去；2、自然计数+1；（第13行） 采用变量法设置X-1；即先不用去管数多少下，反正数完就清零；（第14行） 最后我们设置数多少下。20：00时数4下；其它时候数10下；（16~21行）    1    2    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12    13     14    15    16    17    18    19    20    21    always @(posedge clk or negedge  rst_n)begin         if(!rst_n)begin             cnt <= 0;         end         else if(add_cnt)begin             if(end_cnt)                cnt <= 0;             else                cnt <= cnt + 1;         end    end     assign add_cnt =((set_flag == 1'b1  && set_sel == 4)&& (key_vld == 1 && key_num ==  4'b0010)) || shi_ge_add ;          assign end_cnt = add_cnt && cnt==  x-1 ;     always   @(*)begin         if(shi_s == 2)             x = 4 ;         else             x = 10 ;    end 6 c. P2 y0 ~+ V) {' O) g 现在我们来回顾一下这段代码，从中不难发现，设计的总体思路有着严密的逻辑和步骤，并采取了便捷工具（模板）来规范了代码编写，减少了设计量。最重要的是设计者的意图清晰了然，控制语句直截了当，代码之间相互依赖性非常低，作者之外的开发者阅读和增补非常轻松。

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kinidrily

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