latch和寄存器有什么區(qū)別 鎖存器的危害分析

一直都知道fpga中有l(wèi)atch這么一回事，但是一直都不太清楚到底什么是鎖存器，它是怎么產生的，它到底和寄存器有多少區(qū)別，它怎么消除。為什么說他不好？

一，是什么

鎖存器是一種在異步時序電路系統(tǒng)中，對輸入信號電平敏感的單元，用來存儲信息。一個鎖存器可以存儲1bit的信息，通常，鎖存器會多個一起出現(xiàn)，如4位鎖存器，8位鎖存器。

鎖存器在數(shù)據未鎖存時，輸出端的信號隨輸入信號變化，就像信號通過一個緩沖器，一旦鎖存信號有效，則數(shù)據被鎖存，輸入信號不起作用。因此，鎖存器也被稱為透明鎖存器，指的是不鎖存時輸出對于輸入是透明的。

二 鎖存器與寄存器的區(qū)別：

兩者都是基本存儲單元，單鎖存器是電平觸發(fā)的存儲器，觸發(fā)器是邊沿觸發(fā)的存儲器。本質是，兩者的基本功能是一樣的，都可以存儲數(shù)據。意思是說一個是組合邏輯的，一個是在時序電路中用的，時鐘出發(fā)的。

三，鎖存器的危害：

對毛刺敏感，不能異步復位，所以上電以后處于不確定的狀態(tài)；

Latch會使靜態(tài)時序分析變得非常復雜；

在PLD芯片中，基本的單元是由查找表和觸發(fā)器組成的，若生成鎖存器反而需要更多的資源。

第三條也是最基本的原因。

四，產生的原因 ********ps重重之重

上面說了那沒多只是覺得網上的沒把鎖存器說明白。下面的才是重點。

1，case

2，if-------else if

3，always@（敏感信號表）

五 解決

1.case——————加default：

關于defalut的情況：一是可以 default：data=1‘bx；這個x表示未知，在綜合時可以避免產生鎖存器。在仿真時是紅線表示。

二是 default：data=0；這樣產生一個默認的情況。

2.if-----------------------一定要有else語句。

3.always---------如是說道：在賦值表達式右邊參與賦值的信號都必須在always@（敏感電平列表）中列出。

如果在賦值表達式右端引用了敏感電平列表中沒有列出的信號，那么在綜合時，將會為該沒有列出的信號隱含地產生一個透明鎖存器。

4. 付初值。好用的

，我們討論一下到底鎖存器是不是就是沒用的

1. Latch的本質

Latch作為一種電路單元，必然有其存在的理由及應用場景，在實際應用中，有些設計不可避免的要使用Latch，特別是總線應用上，例如，地址鎖存器，數(shù)據鎖存器，復位信號鎖存器等。但是在更多的情況下，很容易產生未預料到的鎖存器，使邏輯功能不滿足要求，浪費大量時間。比較好的應用規(guī)則是：要學會分析是否需要Latch以及代碼是否會產生意外的Latch。

通過Verilog HDL實現(xiàn)序列最大值搜索程序，并保持檢測到的最大值

• ［plain］ view plaincopymodule two_max（
• a，rst_n，abmax
• ）;
• input ［7:0］ a;
• input rst_n;
• output ［7:0］ abmax;
• reg ［7:0］ abmax_tmp;
• always @ （a or rst_n） begin
• if （！rst_n）
• abmax_tmp = 8‘h00;
• else
• if （a》abmax_tmp）
• abmax_tmp = a;
• end
• endmodule

上述代碼在ISE中的綜合結果會給出設計中包含Latch的警告。但實際上，abmax_tmp鎖存器正是我們需要的，所以，雖然有警告，但是代碼設計是沒有問題的。將上述代碼的if語句補全：

• ［plain］ view plaincopyif （a 》 abmax_tmp）
• abmax_tmp = a;
• else
• abmax_tmp = abmax_tmp;

經過綜合后，仍然有Latch的警告。無論Latch是否是用戶需要的，ISE都會給出警告，主要原因就是Latch對整個設計的時序性能影響較大。所以，在設計中要盡量避免Latch，但是確實需要使用的情況，也可以使用。

2. “不期望”latch

指的是與設計意圖不符，產生的Latch。主要問題在于設計人員沒有合理使用Verilog HDL語言，常見的原因是對條件語句（if、casse）的分支描述不完整。典型例子：用Verilog HDL實現(xiàn)一個鎖存器，當輸入數(shù)據大于127時，將輸入數(shù)據輸出，否則輸出0

• ［plain］ view plaincopymodule latch_demo（
• din，dout
• ）;
• input ［7:0］ din;
• output ［7:0］ dout;
• reg ［7:0］ dout;
• always @ （din） begin
• if （din》127）
• dout 《= din;
• end
• endmodule

綜合后的結果，在比較器后面級聯(lián)了鎖存器，這是因為if語句缺少else分支造成的。查看仿真結果，當輸入小于127時，輸出保持了上次的127，不是0，沒有達到設計要求。修改方法很簡單，就是講if-else補全。

• ［plain］ view plaincopyif （din 》 127 ）
• dout = din;
• else
• dout = 0;

在ISE中綜合后的結果中，可以看到補全if-else后，在比較器后面級聯(lián)了與門，代替原來的鎖存器，仿真結果也正確。

至此，可以得到一個結論：Latch作為一種基本電路單元，會影響到電路的時序性能，應該盡量避免使用，但出現(xiàn)Latch造成設計與意圖不符的情況，是由于設計人員代碼不正確造成的。