挺久沒(méi)有更新，今天更新一篇小文章。最近正在整理一個(gè)SDRAM控制器的教程（VHDL），現(xiàn)在更新的小文章是想為后續(xù)的SDRAM教程以及其它比較大的教程做鋪墊。本文主要講關(guān)于VHDL編碼風(fēng)格（Verilog也可以用同樣的思想），這篇文章的核心思想就是：設(shè)計(jì)中的所有狀態(tài)都應(yīng)該被明確聲明在寄存器中。

這句話什么意思先不談，直接上兩段代碼，第一段如下：

library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use work.ff.all; -- 一些常用的元件包，這里面是可以自己寫(xiě)的

-- 這篇文章主要就調(diào)用了基本的D觸發(fā)器，里面還有什么可以先忽略

entity Bad_Counter is generic（ n： integer ：= 4 ）; port（ clk， rst： in std_logic;

output： buffer std_logic_vector（n-1 downto 0） ）;end Bad_Counter;

architecture impl of Bad_Counter issignal nxt： std_logic_vector（n-1 downto 0）;begin process（clk） begin

if rising_edge（clk） then

if rst then

output 《= （others =》 ‘0’）;

else

output 《= output + 1;

end if;

end if; end process;end impl;

一個(gè)4位計(jì)數(shù)器，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能，但其中output 《= output + 1存在一點(diǎn)問(wèn)題，這種寫(xiě)法非常C語(yǔ)言化，這也是很多人習(xí)慣的寫(xiě)法。為什么說(shuō)這種寫(xiě)法不好，因?yàn)樗煜水?dāng)前狀態(tài)和下一狀態(tài)。先不多解釋?zhuān)聪乱欢未a如下：

library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use work.ff.all; -- 一些常用的元件包，這里面是可以自己寫(xiě)的

-- 這篇文章主要就調(diào)用了基本的D觸發(fā)器，里面還有什么可以先忽略

entity Good_Counter is generic（ n： integer ：= 4 ）; port（ clk， rst： in std_logic;

output： buffer std_logic_vector（n-1 downto 0） ）;end Good_Counter;

architecture impl of Good_Counter is signal nxt： std_logic_vector（n-1 downto 0）;begin nxt 《= （others=》‘0’） when rst else output+1;

count： vDFF generic map（n） port map（clk， nxt， output）;end impl;

這段代碼同樣的是4位計(jì)數(shù)器，為什么用這兩段代碼做比較，非常典型，第一段代碼的思想就是C語(yǔ)言的思想來(lái)寫(xiě)的，很多人可能沒(méi)有注意自己在寫(xiě)“數(shù)字電路”，也沒(méi)有特別關(guān)注寫(xiě)出來(lái)的代碼綜合出來(lái)是什么樣子。第二段代碼明確表明nxt是下一狀態(tài)，并且nxt是通過(guò)當(dāng)前狀態(tài)output得到的，這很重要，與此同時(shí)還調(diào)用了一個(gè)D觸發(fā)器元件，這個(gè)D觸發(fā)器為什么用，之前在異步FIFO（二）中有談到：在實(shí)現(xiàn)所有的狀態(tài)變量都應(yīng)該被明確的聲明位D觸發(fā)器，不要讓編譯器去推斷應(yīng)該用什么觸發(fā)器。

講到這里，可能還是不懂這兩份代碼有什么具體的差別，我做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把兩份代碼都綜合了一遍，使用了兩個(gè)不同的版本，Quartus20.3和Quartus13.1（不同版本的軟件，無(wú)論是效率還是開(kāi)發(fā)便捷程度還是有一定差別的）

先看Quartus13.1綜合出的兩份原理圖

這幅原理圖是第一份代碼綜合出來(lái)了，大概看一下沒(méi)什么問(wèn)題，代碼也是這樣寫(xiě)的。

再看第二份代碼綜合出來(lái)的原理圖

區(qū)別來(lái)了，很明顯，第一份代碼因?yàn)橛胦utput <= output + 1的原因，左右兩端使用了相同的信號(hào)，混淆當(dāng)前狀態(tài)和下一狀態(tài)，下一狀態(tài)被隱藏起來(lái)。但第二份代碼綜合出來(lái)的很明顯，nxt是下一狀態(tài)，并且nxt是通過(guò)當(dāng)前狀態(tài)output得到的。當(dāng)然還要個(gè)比較好的地方，第二份代碼直接調(diào)用D觸發(fā)器元件（在package里面寫(xiě)了），告訴編譯器狀態(tài)變量要聲明為D觸發(fā)器，而不是讓編譯器自己判斷（盡管它可以）。

再看Quartus20.3綜合出來(lái)的原理圖

這個(gè)原理圖是第一份代碼Bad_Counter 綜合出來(lái)的，很顯然現(xiàn)在的EDA真行，可以把不那么優(yōu)秀的代碼綜合出優(yōu)秀代碼才能綜合出的原理圖了。當(dāng)然這是很簡(jiǎn)單代碼的情況下。

這個(gè)原理圖是第二份代碼Good_Counter綜合出來(lái)的，除了下一狀態(tài)的命名和位數(shù)區(qū)間不一樣外，其它的兩個(gè)代碼綜合出來(lái)的沒(méi)有區(qū)別！

小結(jié)：從上面的四幅原理圖看，盡管隨著EDA的發(fā)展讓不那么優(yōu)秀的代碼綜合出和優(yōu)秀代碼一樣的原理圖，但良好編碼風(fēng)格的代碼仍然非常必要，即使是13.1和20.3巨大版本差異的情況下，良好編碼風(fēng)格的代碼綜合出來(lái)的原理圖也是一樣的。但在代碼風(fēng)格不好的情況下，13.1和20.3卻有比較大的差距。人作為設(shè)計(jì)的主體，不能完全依靠EDA的優(yōu)化，編譯器也不是萬(wàn)能的，有些其它地方未必會(huì)優(yōu)化的那么好，在大型復(fù)雜項(xiàng)目中不太好的編碼風(fēng)格可能編譯器也未必能夠給出比較好的優(yōu)化，好的編碼風(fēng)格可以讓我們更好的理解一些底層的設(shè)計(jì)，也能知道代碼會(huì)如何綜合。更重要的是需要知道自己數(shù)字設(shè)計(jì)師！用數(shù)字的思想去設(shè)計(jì)FPGA。這些只是自己的意見(jiàn)，大家可以做一個(gè)參考，有不對(duì)的地方也歡迎批評(píng)指正。

審核編輯 ：李倩