硬件原則主要針對(duì)HDL代碼編寫(xiě)而言。應(yīng)該明確FPGA/CPLD的邏輯設(shè)計(jì)所采用的硬件描述語(yǔ)言同軟件語(yǔ)言是有本質(zhì)區(qū)別的！以Verilog語(yǔ)言為例，雖然Verilog許多語(yǔ)法規(guī)則和C語(yǔ)言相似，但是Verilog作為硬件描述語(yǔ)言，他的本質(zhì)作用在于描述硬件！應(yīng)該認(rèn)識(shí)到Verilog是采用了C語(yǔ)言形式的硬件的抽象，他的最終實(shí)現(xiàn)結(jié)果是芯片內(nèi)部的實(shí)際電路。所以評(píng)判一段HDL代碼的優(yōu)劣的最終標(biāo)準(zhǔn)是其描述并實(shí)現(xiàn)的硬件電路的性能（包括面積和速度兩個(gè)方面）。評(píng)價(jià)一個(gè)設(shè)計(jì)的代碼水平較高，僅僅是說(shuō)這個(gè)設(shè)計(jì)由硬件向HDL代碼這種表現(xiàn)形式轉(zhuǎn)換的更流暢、合理。而一個(gè)設(shè)計(jì)的最終性能，在更大程度上取決于設(shè)計(jì)工程時(shí)所構(gòu)想的硬件實(shí)現(xiàn)方案的效率以及合理性。

片面追求代碼的整潔、簡(jiǎn)短，這是錯(cuò)誤的，是與評(píng)價(jià)HDL的標(biāo)準(zhǔn)背道而馳的！

硬件原則的另外一個(gè)重要理解是“并行”和“串行”的概念。硬件系統(tǒng)比軟件系統(tǒng)速度快、實(shí)時(shí)性高，其重要原因就是硬件系統(tǒng)中各個(gè)單元的運(yùn)算是獨(dú)立的，信號(hào)流失并行的。而C語(yǔ)言編譯后，其機(jī)器指令在CPU的高速緩沖隊(duì)列中基本是順序執(zhí)行的，即使有一些并行處理的技術(shù)，也是在一定程度上是十分有限的。所以在寫(xiě)HDL代碼的時(shí)候，應(yīng)該充分理解硬件系統(tǒng)的并行處理特點(diǎn)，合理安排數(shù)據(jù)流的時(shí)序，提高整個(gè)設(shè)計(jì)的效率。





RTL級(jí)Verilog描述語(yǔ)法和C語(yǔ)言描述語(yǔ)法的區(qū)別舉例：

1、循環(huán)

在C語(yǔ)言的描述中，為了使代碼執(zhí)行效率高，表述簡(jiǎn)潔，經(jīng)常用到下面的for語(yǔ)句

for(i=0;i<16;i++)

...

Verilog代碼設(shè)計(jì)中，在RTL級(jí)編碼中極少使用FOR循環(huán)，因?yàn)閒or循環(huán)會(huì)被綜合器展開(kāi)為所有變量情況的執(zhí)行語(yǔ)句，每個(gè)變量獨(dú)立占用寄存器資源，每條執(zhí)行語(yǔ)句并不能有效的復(fù)用硬件邏輯資源，造成巨大的資源浪費(fèi)。RTL硬件描述中，遇到類(lèi)似算法，推薦的方式是先搞清楚設(shè)計(jì)的時(shí)序要求，做一個(gè)reg型計(jì)數(shù)器，在每個(gè)時(shí)鐘沿累加，并在每個(gè)時(shí)鐘沿判斷計(jì)數(shù)器情況，做相應(yīng)的處理，能復(fù)用的處理模塊盡量復(fù)用，即使所有操作都不能復(fù)用，也采用case語(yǔ)句展開(kāi)處理。如：

reg [3:0] counter;

always @(posedge clk)

if(syn_rst)

counter <= 4'b0;

else

counter <= counter+1;

always @(posedge clk)

begin

case(counter)

4'b0000:

...

default:

endcase

end



2、條件判斷

C語(yǔ)言中主要有if...else和switch語(yǔ)句，兩者之間的區(qū)別主要在于程序的長(zhǎng)短。

Verilog中也有相應(yīng)的if...else和case語(yǔ)句，但其描述結(jié)構(gòu)就有很大的區(qū)別。if...else語(yǔ)句是有優(yōu)先級(jí)的。一般來(lái)說(shuō)第一個(gè)if的優(yōu)先級(jí)最高，最后一個(gè)else優(yōu)先級(jí)最低。而case語(yǔ)句是“平行”的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有優(yōu)先級(jí)。