Verilog的設(shè)計方法介紹

設(shè)計方法

Verilog 的設(shè)計多采用自上而下的設(shè)計方法（top-down）。即先定義頂層模塊功能，進而分析要構(gòu)成頂層模塊的必要子模塊；然后進一步對各個模塊進行分解、設(shè)計，直到到達無法進一步分解的底層功能塊。這樣，可以把一個較大的系統(tǒng)，細化成多個小系統(tǒng)，從時間、工作量上分配給更多的人員去設(shè)計，從而提高了設(shè)計速度，縮短了開發(fā)周期。

設(shè)計流程

Verilog 的設(shè)計流程，一般包括以下幾個步驟：

◆需求分析：

工作人員需要對用戶提出的功能要求進行分析理解，做出電路系統(tǒng)的整體規(guī)劃，形成詳細的技術(shù)指標，確定初步方案。例如，要設(shè)計一個電子屏，需要考慮供電方式、工作頻率、產(chǎn)品體積、成本、功耗等，電路實現(xiàn)采用 ASIC 還是選用 FPGA/CPLD 器件等。

◆功能劃分

正確地分析了用戶的電路需求后，就可以進行邏輯功能的總體設(shè)計，設(shè)計整個電路的功能、接口和總體結(jié)構(gòu)，考慮功能模塊的劃分和設(shè)計思路，各子模塊的接口和時序（包括接口時序和內(nèi)部信號的時序）等，向項目組成員合理分配子模塊設(shè)計任務(wù)。

◆文本描述：

可以用任意的文本編輯器，也可以用專用的 HDL 編輯環(huán)境，對所需求的數(shù)字電路進行設(shè)計建模，保存為 .v 文件。

◆功能仿真（前仿真）：

對建模文件進行編譯，對模型電路進行功能上的仿真驗證，查找設(shè)計的錯誤并修正。

此時的仿真驗證并沒有考慮到信號的延遲等一些 timing 因素，只是驗證邏輯上的正確性。

◆邏輯綜合：

綜合（synthesize），就是在標準單元庫和特定的設(shè)計約束的基礎(chǔ)上，將設(shè)計的高層次描述（Verilog 建模）轉(zhuǎn)換為門級網(wǎng)表的過程。邏輯綜合的目的是產(chǎn)生物理電路門級結(jié)構(gòu)，并在邏輯、時序上進行一定程度的優(yōu)化，尋求邏輯、面積、功耗的平衡，增強電路的可測試性。

但不是所有的 Verilog 語句都是可以綜合成邏輯單元的，例如時延語句。

◆布局布線：

根據(jù)邏輯綜合出的網(wǎng)表與約束文件，利用廠家提供的各種基本標準單元庫，對門級電路進行布局布線。至此，已經(jīng)將 Verilog 設(shè)計的數(shù)字電路，設(shè)計成由標準單元庫組成的數(shù)字電路。

◆時序仿真（后仿真）

布局布線后，電路模型中已經(jīng)包含了時延信息。利用在布局布線中獲得的精確參數(shù)，用仿真軟件驗證電路的時序。單元器件的不同、布局布線方案都會給電路的時序造成影響，嚴重時會出現(xiàn)錯誤。出錯后可能就需要重新修改 RTL（寄存器傳輸級描述，即 Verilog 初版描述），重復(fù)后面的步驟。這樣的過程可能反復(fù)多次，直至錯誤完全排除。

◆FPGA/CPLD 下載或 ASIC 制造工藝生產(chǎn)

完成上面所有步驟后，就可以通過開發(fā)工具將設(shè)計的數(shù)字電路目標文件下載到 FPGA/CPLD 芯片中，然后在電路板上進行調(diào)試、驗證。

如果要在 ASIC 上實現(xiàn)，則需要制造芯片。一般芯片制造時，也需要先在 FPGA 板卡上進行邏輯功能的驗證。