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當前最流行的硬件設計語言有兩種,即 VHDL 與 Verilog HDL,兩者各有優(yōu)劣,也各有相當多的擁護者。VHDL 語言由美國軍方所推出,最早通過國際電機工程師學會(IEEE)的標準,在北美及歐洲應用非常普遍。Verilog HDL 語言則由 Gateway 公司提出,這家公司輾轉被Cadence所購并,并得到Synopsys的支持。在得到這兩大 EDA 公司的支持后,也隨后通過了 IEEE 標準,在美國、日本及中國臺灣地區(qū)使用非常普遍。


我們把這兩種語言具體比較下:

1.整體結構



點評:

兩者結構基本相似,并行語句的種類也類似;
VHDL語言需要進行大量說明,程序通常比較長;Verilog HDL通常不進行說明,或只進行非常簡短的說明,程序比較簡短。


2.數據對象及類型


VHDL 常量  信號   變量   9種預定義類型   各類用戶定義類型可描述各類不同的量 必須進行類型說明運算時必須考慮類型的一致性和適用性


Verilog HDL 常量: 數量,參量變量:網絡型   寄存器型類型種類少運算時所受的約束少



3.運算符號

運算主要分為3類  :
算術運算  邏輯運算  關系運算 算術運算 VHDL中有10種 但很多都不能進行綜合,只能用于行為描述


Verilog HDL中只有能夠綜合的5種 邏輯運算 VHDL中 有常用的6種,均用字符形式表達 Verilog HDL中有3類共14種,


分為一般邏輯運算,位邏輯運算,縮減邏輯運算 關系運算 VHDL中有6種 Verilog HDL中有2類共8種,對比增加了全等和不全等(用于對不定態(tài)比較)。


除了以上3類運算外,VHDL中還有連接運算,Verilog HDL中還有連接運算、移位運算和條件運算。

點評:

VHDL的運算劃分比較抽象,適應面較廣 Verilog HDL的運算劃分比較具體,對邏輯代數反映更細致一些。


4.語句
兩種語言的語句都分為并行語句和順序語句,并行語句在主程序中使用,順序語句只能在子結構中使用;


并行語句都分為3種形式:



5.子結構
function                         function   'define
procedure task


6.附加結構
library
package                         'include 7.典型程序對比:
8位4選1MUX



8位加法器

8位二進制加法計數器


序列信號發(fā)生器:
kser 預先設計模塊:8選1MUX:MUX8  控制輸入a[2..0] 數據輸入d[7..0] 數據輸出y3位2進制加法計數器:COUNTER3  時鐘輸入 clk  狀態(tài)輸出q[2..0]設計要求:按照時鐘節(jié)拍,由y端口循環(huán)順序輸出“11110101”序列信號




初學者往往頭疼于選哪種入門合適。其實,隨便選一種即可。最關鍵的是要養(yǎng)成良好的代碼編寫風格,在滿足功能和性能目標的前提下,增強代碼的可讀性、可移植性。


良好代碼編寫風格的通則概括如下:

(1) 對所有的信號名、變量名和端口名都用小寫,這樣做是為了和業(yè)界的習慣保持一致;
對常量名和用戶定義的類型用大寫;


(2) 使用有意義的信號名、端口名、函數名和參數名;


(3) 信號名長度不要太長;


(4) 對于時鐘信號使用clk 作為信號名,如果設計中存在多個時鐘,使用clk 作為時鐘信號的前綴;


(5) 對來自同一驅動源的信號在不同的子模塊中采用相同的名字,這要求在芯片總體設計時就定義好頂層子模塊間連線的名字,端口和連接端口的信號盡可能采用相同的名字;


(6) 對于低電平有效的信號,應該以一個下劃線跟一個小寫字母b 或n 表示。注意在同一個設計中要使用同一個小寫字母表示低電平有效; (7) 對于復位信號使用rst 作為信號名,如果復位信號是低電平有效,建議使用rst_n;


(8) 當描述多比特總線時,使用一致的定義順序,對于verilog 建議采用bus_signal[x:0]的表示;


(9) 盡量遵循業(yè)界已經習慣的一些約定。如*_r 表示寄存器輸出,*_a 表示異步信號,*_pn 表示多周期路徑第n 個周期使用的信號,*_nxt 表示鎖存前的信號,*_z 表示三態(tài)信號等; (10)在源文件、批處理文件的開始應該包含一個文件頭、文件頭一般包含的內容如下例所示:文件名,作者,模塊的實現功能概述和關鍵特性描述,文件創(chuàng)建和修改的記錄,包括修改時間,修改的內容等;


(11)使用適當的注釋來解釋所有的always 進程、函數、端口定義、信號含義、變量含義或信號組、變量組的意義等。注釋應該放在它所注釋的代碼附近,要求簡明扼要,只要足夠說明設計意圖即可,避免過于復雜;


(12)每一行語句獨立成行。盡管VHDL 和Verilog 都允許一行可以寫多個語句,當時每個語句獨立成行可以增加可讀性和可維護性。同時保持每行小于或等于72 個字符,這樣做都是為了提高代碼得可讀性;


(13)建議采用縮進提高續(xù)行和嵌套語句得可讀性。縮進一般采用兩個空格,如西安交通大學SOC 設計中心2 如果空格太多則在深層嵌套時限制行長。同時縮進避免使用TAB 鍵,這樣可以避免不同機器TAB 鍵得設置不同限制代碼得可移植能力;


(14)在RTL 源碼的設計中任何元素包括端口、信號、變量、函數、任務、模塊等的命名都不能取Verilog 和VHDL 語言的關鍵字;


(15)在進行模塊的端口申明時,每行只申明一個端口,并建議采用以下順序:


輸入信號的clk、rst、enables other control signals、data and address signals。然后再申明輸出信號的clk、rst、enalbes other control signals、data signals;


(16)在例化模塊時,使用名字相關的顯式映射而不要采用位置相關的映射,這樣可以提高代碼的可讀性和方便debug 連線錯誤;


(17)如果同一段代碼需要重復多次,盡可能使用函數,如果有可能,可以將函數通用化,以使得它可以復用。注意,內部函數的定義一般要添加注釋,這樣可以提高代碼的可讀性;


(18)盡可能使用循環(huán)語句和寄存器組來提高源代碼的可讀性,這樣可以有效地減少代碼行數;


(19)對一些重要的always 語句塊定義一個有意義的標號,這樣有助于調試。注意標號名不要與信號名、變量名重復;


(20)代碼編寫時的數據類型只使用IEEE 定義的標準類型,在VHDL 語言中,設計者可以定義新的類型和子類型,但是所有這些都必須基于IEEE 的標準;


(21)在設計中不要直接使用數字,作為例外,可以使用0 和1。建議采用參數定義代替直接的數字。同時,在定義常量時,如果一個常量依賴于另一個常量,建議在定義該常量時用表達式表示出這種關系;


(22)不要在源代碼中使用嵌入式的dc_shell 綜合命令。這是因為其他的綜合工具并不認得這些隱含命令,從而導致錯誤的或較差的綜合結果。即使使用Design Compiler,當綜合策略改變時,嵌入式的綜合命令也不如放到批處理綜合文件中易于維護。這個規(guī)則有一個例外的綜合命令,即編譯開關的打開和關閉可以嵌入到代碼中;


(23)在設計中避免實例化具體的門級電路。門級電路可讀性差,且難于理解和維護,如果使用特定工藝的門電路,設計將變得不可移植。如果必須實例化門電路,我們建議采用獨立于工藝庫的門電路,如SYNOPSYS 公司提供的GTECH 庫包含了高質量的常用的門級電路;


(24)避免冗長的邏輯和子表達式; 

(25)避免采用內部三態(tài)電路,建議用多路選擇電路代替內部三態(tài)電路。


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