层次设计课件

層次化設計的基本思想和原則層次化設計是一種好的設計方法。採用層次化設計可讀性好，調試方便，有利於設計的重複利用等等。一般的層次化設計結構如圖7.2.1所示。

頂層設計包括I/O口設計，原器件例化狀態機設計（One-Hot狀態機）（Binary狀態機）數據路徑設計流水線，多路數據選擇串並轉換，數學計算等累加器，計數器，加法器，減法器，移位寄存標準匯流排，各種記憶體BuildingBlocks等特殊功能模組LogibloxRAMIP核等參數可設置的功能模組FIFOSFIR濾波器BlockRAMs特殊工藝的功能模組圖7.2.1層次結構的模組化設計從圖中可以看出，用於控制的狀態機和數據的處理模組一般是分開的，這樣做的好處在於控制結構會顯得比較簡單，查錯也比較方便。數據路徑可以專門設計，甚至可以使用一些已經有的模組，提高工作效率。對於綜合工具來說，綜合工具更容易對這種結構進行優化，使設計簡潔高效。而一些特殊結構的功能模組如BlockRAM，器件廠商是以BlackBox（黑盒）的形式提供給設計者的，使用時只能看到其端口而不能看到其內部，所以這些功能模組與其他的模組有所不同。在數據路徑的設計中，一些算術邏輯如加法器、減法器等，應該盡可能地資源共用，而且使它們處於同一個層次中或同一個模組中。設計中注意區分不同邏輯類型的電路（例如：狀態機，算術邏輯，隨機邏輯），使其處於不同模組中。這樣的設計有利於綜合工具的優化。7.2.2相似邏輯設計在一個層次一個比較差的層次設計如圖7.2.2所示。

圖7.2.2不好的層次設計圖中，從框圖A中的寄存器A到框圖C中的寄存器C的路徑中有3個不同的模組，它們的功能不同，但是框圖B中的邏輯可能和A或者C中的邏輯A、C相似。那麼將這些邏輯佈局在一起，對系統是有好處的。綜合工具在綜合時會對A、B、C邏輯進行優化。但是，圖中模組的邊界對於綜合工具來說是比較模糊的，綜合工具不能很好的對A、B、C三個模組進行優化，也不能提取其中相似的邏輯，所以綜合的電路冗餘邏輯多，而且速度較慢。再看一個較好的層次設計，如圖7.2.3所示。圖7.2.3較好的層次設計這個設計對上面圖7.2.2中的設計進行了改進，相似邏輯B和C被放在了一起。這樣的層次結構使得綜合工具很容易提取相似邏輯，使優化可行而且高效。最終的電路會比較簡單，而且速度較快。7.2.3使用寄存器作為模組的分界線有兩個模組Module1和Module2，它們的關係如圖7.2.4所示。

圖7.2.4不好的模組界限這樣的設計是有問題的。首先，綜合工具在綜合時必須考慮如何將LogicB和LogicC進行優化。讓綜合工具來判斷設計，然後作出決定是一種不明智的選擇。因為綜合工具的能力是有限的，很有可能判斷錯誤而使設計失敗。這裏提醒設計者注意：綜合工具只能幫助設計者完成設計的細節，提高工作效率，不要妄想綜合工具能為你完成設計。

圖7.2.5是對上面設計的改進。圖7.2.5好的模組界限設計圖7.2.5中的模組Module1和Module2都採用了寄存器作為模組設計的邊界。這樣的設計是不需