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写 Verilog 如何做到心中有电路?

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 楼主| 发表于 2024-9-26 20:31 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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今天给大侠带来在FPAG技术交流群里平时讨论的问题答疑合集(十三),以后还会多推出本系列,话不多说,上货。) \$ V# ?' ]' D- x

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FPGA技术交流群目前已有十多个群,QQ和微信均覆盖,有需要的大侠可以进群,一起交流学习,共同进步。

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欢迎加入FPGA技术微信交流群14群!


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交流问题(一)


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3 q+ r# [! r: k& `% ^  n

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Q:写 Verilog 如何做到心中有电路?老师说没电路就不要写代码,但我写个乘法器在综合前都想不出它电路啥样,全加器还行。

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A:要在写 Verilog 代码时做到心中有电路,可以尝试以下方法:

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1. 深入学习数字电路基础知识:包括各种逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路的原理和结构,理解它们的工作方式和功能。


. h% G& Y% v- C0 U4 s3 O5 g

2. 分解复杂电路:对于像乘法器这样的复杂电路,将其分解为更小的、可理解的模块。例如,先理解加法器、移位器等基本单元,再逐步构建乘法器的概念。

8 O, q9 }  r! i) i- o0 G- W

3. 手动绘制电路草图:在开始编写代码之前,尝试在纸上画出电路的大致结构和连接方式,这有助于形成直观的印象。

$ S) u  X8 {, z. K: E7 w

4. 分析已有电路实例:研究现有的成功电路设计案例,包括其 Verilog 代码和对应的电路原理图,从中学习和借鉴。

7 i) i  Y" ~; X6 K) o# Y

5. 模拟和仿真:使用工具进行电路的模拟和仿真,观察信号的变化和电路的行为,这能增强对电路实际工作情况的理解。


( F0 L$ I" L5 r7 p, Y

6. 反复练习和总结:通过不断编写不同类型的电路代码,并总结经验,逐渐培养对电路的直觉和理解。


8 J- x+ y& \. U. T0 c5 \- ~& B

总之,心中有电路需要时间和实践的积累,不断强化对数字电路的理解和认识。


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1 N" u5 a: |: B" o% j  b3 l

交流问题(二)

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" n* e# o% _" G/ l+ V
8 d, J) V# L& D8 j) w  W

Q:如何通俗地讲清 I²C、SPI、USB、UART、RS232 到底是什么东西?通俗,通俗,通俗。百度上的术语一大堆,到头来把我绕的糊里糊涂,我知道您什么都懂,能解释的让外行人也理解吗。

9 P% g% n. M3 d4 P* |8 e

" w2 N, R( S" h* y3 k8 b  o$ B

A:I²C 就像是一个有两个管理员的小队伍。这两个管理员一个负责发命令(主设备),一个负责听命令和回答(从设备)。他们通过两根线来交流,一根线传数据,一根线控制节奏,能让很多小设备(比如传感器、存储器)和大设备(比如电脑的主板)方便地说话。


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SPI 呢,就像是一个小团队,有一个带头的(主设备)和几个跟着的(从设备)。他们交流靠好几根线,一根专门发命令,一根专门收回答,还有专门用来控制什么时候说话的线,这样说话速度快,但线用得多。

# ~' Y3 ]9 V/ s. Q# l/ D

USB 可以想象成一个多功能的管道,能把各种各样的东西(比如鼠标、键盘、优盘)连到电脑上。它很聪明,能自动认出连上来的是什么,而且还能同时干好多不同的活儿,比如一边传文件一边用鼠标。


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UART 就像是两个人打电话,一个人说,另一个人听,说完一轮再反过来。他们就用一根线传要说的话,一根线控制啥时候说。

" B9 r5 h! ?4 ?

RS232 也是两个人交流,不过它要求比较严格,比如说话声音大小(电压)得固定,而且说话的速度不能太快。它经常用在一些老一点的设备之间交流,像早期的打印机和电脑之间。

# U! B1 w% Z0 Z; @  y

5 A$ D- H6 p) d. D/ Q

交流问题(三)

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) Y! v$ U# C' i- ~" W4 |" _; d


5 S: ^& j/ C! w! c

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Q:为什么学了模数电还是看不懂较复杂的电路图?大三,电子技术实习需要做音频功率放大器,给了原理图,但是做原理图分析时,不明白为什么要选这样大小的电阻。

" W1 ~- l; ^, l2 K: b

A:学习了模数电之后仍然看不懂较复杂的电路图,特别是在分析元件参数选择时感到困惑是比较常见的情况,可能有以下几个原因:


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1. 理论与实践结合不足:模数电的学习更多侧重于理论知识和基本原理,而实际的电路图中涉及到众多的工程考虑和实际应用需求。对于实际电路中电阻等元件参数的选择,需要综合考虑性能、成本、稳定性等多方面因素,这需要更多的实践经验和对具体应用场景的了解。


, c- Z) P7 x* n0 z; t; P

2. 缺乏对特定电路功能的深入理解:对于音频功率放大器这类特定的电路,需要深入了解其工作原理、性能指标以及各种设计要求。如果对这些方面的理解不够深入,就难以明白为什么选择特定大小的电阻来满足电路的功能和性能。

9 k1 {6 E" Z  c+ m8 a' w5 @

3. 对电路元件特性的掌握不够全面:电阻的选择不仅仅取决于阻值,还与功率、精度、温度系数等特性有关。如果对这些特性的了解不够全面,就难以准确判断为什么在特定的电路中选择了特定的电阻。


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4. 缺少对电路设计原则和经验的积累:电路设计往往遵循一定的原则和经验,这些在书本知识中可能没有详细阐述。例如,在音频功率放大器中,为了实现特定的增益、带宽、失真度等指标,需要根据经验选择合适的电阻值。


' c6 B& S' j8 {$ g

要解决这个问题,可以多参考相关的电路设计资料和实例,向有经验的人请教,同时自己多进行电路设计和分析的实践,逐步积累经验,提高对复杂电路图的理解和分析能力。

  k# T" T) K0 r

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交流问题(四)

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- v) w) d: n- l8 T


: ~( F9 V, J& e2 y/ G$ `

Q:FPGA布线布局卡死一直布不到,在写verilog代码应该怎么规范写以减轻布线压力?我写了一个工程,但是布线布局一部卡住布不下去,想进一步规范verilog代码以成功布线,有哪些建议吗?


: u- y0 k# G4 n, K: g

A:以下是一些在编写 Verilog 代码时可以遵循的规范和建议,以减轻 FPGA 布线压力,仅供参考:

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1. 模块划分:将复杂的设计合理地划分为多个功能独立的模块,提高代码的可读性和可维护性,也有助于布线工具更好地处理。

1 \- b# \6 T, I! h

2. 时钟管理:尽量减少时钟的数量,避免使用过多的异步时钟。对于多个时钟域的设计,要正确处理跨时钟域的数据传输。

$ i% f/ j! W* H5 x) a& b; M

3. 资源复用:对于相同功能的逻辑,尽量复用资源,减少硬件资源的消耗。


' R  l0 Z- ^5 n9 t* R3 m7 a

4. 编码风格:采用合适的编码风格,例如使用 case 语句而不是多个 if-else 嵌套,以减少逻辑的复杂性。


% }6 \, f% E! S  B

5. 减少扇出:控制信号的扇出数量,避免单个信号驱动过多的逻辑。


7 A8 [, p4 c, D; y9 [# x

6. 流水线设计:在适当的地方引入流水线,可以提高系统的工作频率,减轻布线压力。


% I4 c( D2 u- Q- d' x3 b

7. 同步设计:确保整个设计是同步的,避免出现异步逻辑。


0 ]9 @  W2 Z  e

8. 约束设置:为设计添加准确和合理的约束,如时钟频率、时序要求等,帮助布线工具更好地理解设计意图。


4 p! {( ?4 w3 f8 t. L7 b0 T$ H6 n


. _0 U5 H4 k9 S3 ]' R+ @; M
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今天先整理四个问题答疑,后续还会持续推出本系列。


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    开心
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    [LV.1]初来乍到

    2#
    发表于 2024-9-29 14:47 | 只看该作者
    学Verilog怎么开始呀,太难学了
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