Verilog UDPs的語法說明

1、UDP的使用場景

User-defined primitives (UDPs) 翻譯過來就是用戶自定義原語，常常用于構建組合邏輯模型和時序邏輯模型。

我們編寫Verilo代碼時，定義寄存器使用的是reg 和always@(*clk*)，運行VCS RTL仿真時，VCS能夠識別此類信號是寄存器，能夠模擬其行為模型。

然而在使用VCS進行網(wǎng)表仿真時，此時網(wǎng)表中寄存器名稱是這樣的SDFF*_XXXX，其中SDFF_XXXX是每個寄存器類型對應的標準Cell的名稱。

SDFF_XXXX是每個Fab廠家獨有的名稱，且在Verilog規(guī)范中并沒有相關術語，那么VCS等EDA仿真工具是如何識別并且模擬其器件行為的呢？

實際上進行網(wǎng)表仿真時，EDA工具會讀取對應SDFF_XXXX的UDPs模型，從而進行SDFF_XXXX的行為模擬。

2、UDPs的語法說明

2.1. 2種類型

UDPs的分為combinational UDP（組合邏輯）和 sequential UDP（時序邏輯）。

combinational UDP用于構建組合邏輯模型，常見有mux模塊.

sequential UDP用于構建寄存器和Latch模型，sequential UDP可以是邊沿觸發(fā)，也可以是電平觸發(fā)。

2.2.基本語法規(guī)范

UDP建模使用primitive表示建模開始，類似module，endprimitive表示建模結束，類似endmodule。

UDP模型在描述層級上與module/endmodule屬于同一等級，因此primitive/endprimitive不能出現(xiàn)在module/endmodule內部，就像不能在一個模塊里出現(xiàn)module~module~endmodule~endmodule.

//語法錯誤
modulexxx();


primitive


  endprimitive


endmodule

每個UDP有且只有一個輸出，并且輸出只有三種狀態(tài)，0, 1, or x，不支持Z狀態(tài)。

每個UDP可以由多個輸入信號，如果輸入信號為z，則當做X對待。時序UDP至少允許9個輸入信號，組合UDP至少允許10個輸入信號。

每個UDP不支持定義inout類型的信號

時序UDP的輸出信號應該使用reg申明。

組合UDP的輸出信號不能使用reg申明。

時序UDP可以使用initial語句定制仿真開始前output信號的初始值

2.3.UDP state table（狀態(tài)表）

UDP模型使用狀態(tài)表來描述模型的行為，

狀態(tài)表中使用的各類變量見表40。例如r表示上升沿，f表示下降沿。*表示數(shù)值改變。

狀態(tài)表中的每行以分號結束。

狀態(tài)表本質上就是一個輸入信號/輸出信號組合的列表。

組合UDP狀態(tài)表中有一個冒號“：”，用于隔離輸入和輸出信號。

時序UDP狀態(tài)表中有當前狀態(tài)，還有下一個狀態(tài)，因此有2個冒號“：”，用于隔離輸入、輸出（當前狀態(tài)）和下一個狀態(tài)。

組合UDP模型中，如果輸入信號狀態(tài)組合在狀態(tài)表中沒有指定，則輸出會是X。

2.4.UDP結構

本節(jié)可忽略，直接看案例

3、組合UDP案例

如下案例為2選1的mux，sel為1時，out為in1;sel為0時，out為in0。

請注意：信號列表中，輸出信號out在第一個。狀態(tài)表中，out處于最后一列。

4、電平觸發(fā)時序UDPs

如下案例為一個低電平觸發(fā)的latch。

使用reg申明了一個內部變量，表示當前狀態(tài)q，即當前udp的輸出狀態(tài)。

table中的q+代表的是下一個有效周期的輸出狀態(tài)。

5、邊沿觸發(fā)時序UDP

如下所示為一個上升沿觸發(fā)寄存器的模型。

其中NOTIFIER信號用于建立時間和保持時間檢查，通過建立時間和保持時間檢查，則NOTIFIER不變，時序檢測不通過則NOTIFIER翻轉，udp_dff輸出為x態(tài)。

6、小技巧

將primitive類比成module，將endprimitive類比成endmodule，將table 類比成case，將endtable類比成endcase，你就知道該怎么寫UDP模型了。

7、總結

雖然使用UDP能夠構建網(wǎng)表時序邏輯和組合的邏輯的行為模型，但是仿真終究是仿真，無法做到與實際芯片行為完全一致，特別是在部分信號為X態(tài)時。因此網(wǎng)表仿真中如果X態(tài)的出現(xiàn)導致仿真出現(xiàn)問題，此時不代表電路真的存在問題，需要仔細分析原因，其中需要重點分析UDP模型是怎么寫的。