FPGA设计中的编程技巧

熊海东，黄超昔，邵宇丰
(重庆邮电学院通信与信息工程学院 重庆)

随着电子技术的发展，芯片的复杂程度越来越高，人们对数万门乃至数百万门电路设计的需求也越来越多；采用硬件描述语言HDL的设计方式应运而生，而在利用硬件描述语言HDL进行FPGA设计时，高效的代码有利于得到较为理想的电路。

Verilog HDL因其提供了非常精炼和易读的语法而受到广大硬件工程师的青睐。本文讨论了在进行FPGA设计中，如何通过编写VerilogHDL代码达到预期的设计要求。

2 设计技巧

2．1 如何减少关键路径上的组合逻辑单元数

在FPGA中每条关键路径上的逻辑单元都会增加一定的时延。因此为了保证关键路径能满足时序约束，设计时必须考虑在关键路径上如何减少逻辑单元的使用。下面的例子说明了如何减少关键路径上的逻辑单元个数。

首先假设"critical"所经的路径是一条关键路径，在下面的例子中"critical"经过了2个逻辑单元。

2．2 资源共享

资源共享能减少宏单元的使用数量，因此在设计时同样可以通过编写合适的程序来达到资源共享的目的。下面举一个简单的例子来说明。

下面是1个二选—选择器和2个加法器。

2.3 为优化逻辑而进行的复制

设计人员在利用综合工具对可编程逻辑器件进行综首时，都会面临一个问题，即综合工具并不能对复杂的设计实现的布局、布线结果。大多数综合工具都有一个扇出控制．因此，为了优化设计，建议在设计代码中产生复制逻辑，许多综合工具都可以优化复制，但必须告诉综合
工具保持其重复逻辑．

2．3．1 复制组合逻辑

如果一个扇出大于1的组合逻辑不能在CLB内部实现，这时需要对组合逻辑进行复制。下面给出组合逻辑复制的例子。

可以重新书写代码达到组合逻辑复制的目的。
2.3.2复制触发器

为了优化设计，可对大扇出信号的触发器进行复制。因为大扇出信号能减缓布线速度，并增加布线的难度。可以通过复制触发器解决2个问题：减小扇出，缩短布线延迟；复制后每个触发器可以驱动芯片的不同区域，有利于布线。下面给出复制触发器的例子。

3 结 语

随着硬件描述语言HDL被广泛接受，掌握好硬件描述语言HDL对缩短开发时间，提高设计效率大有裨益。