怎么樣提高verilog代碼編寫(xiě)水平？

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今天給大俠帶來(lái)在FPAG技術(shù)交流群里平時(shí)討論的問(wèn)題答疑合集（十二），以后還會(huì)多推出本系列，話(huà)不多說(shuō)，上貨。

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交流問(wèn)題（一）

Q：怎么樣提高verilog代碼編寫(xiě)水平？Cpu 從事DFT工作。目前僅限于寫(xiě)一些簡(jiǎn)單模塊。自學(xué)的話(huà)如何提高verilog編寫(xiě)水平？

A：以下是一些提高 Verilog 代碼編寫(xiě)水平的自學(xué)方法：

1. 深入學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)：重新鞏固數(shù)字電路的基本概念，如邏輯門(mén)、組合邏輯、時(shí)序邏輯、狀態(tài)機(jī)等，這是編寫(xiě)高質(zhì)量 Verilog 代碼的基石。

2. 閱讀優(yōu)秀代碼：在網(wǎng)上查找開(kāi)源的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的高質(zhì)量 Verilog 代碼，學(xué)習(xí)他人的編程風(fēng)格、代碼結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路。

3. 實(shí)踐項(xiàng)目：嘗試自己設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一些較為復(fù)雜的項(xiàng)目，如復(fù)雜的控制器、數(shù)據(jù)處理模塊等，通過(guò)實(shí)踐來(lái)積累經(jīng)驗(yàn)。

4. 學(xué)習(xí)代碼規(guī)范：遵循良好的代碼規(guī)范，包括命名規(guī)范、縮進(jìn)、注釋等，使代碼易于理解和維護(hù)。

5. 掌握綜合優(yōu)化技巧：了解如何編寫(xiě)易于綜合的代碼，以提高資源利用率和性能。

6. 學(xué)習(xí)測(cè)試方法：掌握編寫(xiě)測(cè)試激勵(lì)（Testbench）的技巧，對(duì)自己編寫(xiě)的代碼進(jìn)行充分的測(cè)試和驗(yàn)證。

7. 參加在線(xiàn)課程和論壇：參與相關(guān)的在線(xiàn)課程、技術(shù)論壇和社區(qū)，與其他開(kāi)發(fā)者交流和分享經(jīng)驗(yàn)，解決遇到的問(wèn)題。

8. 研究高級(jí)主題：如異步處理、跨時(shí)鐘域設(shè)計(jì)、低功耗設(shè)計(jì)等，提升自己的技術(shù)水平。

9. 定期回顧和總結(jié)：對(duì)自己編寫(xiě)的代碼進(jìn)行定期回顧，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，發(fā)現(xiàn)不足之處并加以改進(jìn)。

持續(xù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐是提高 Verilog 代碼編寫(xiě)水平的關(guān)鍵。

交流問(wèn)題（二）

Q：信號(hào)的上升沿和下降沿為什么會(huì)有非常寬的頻譜？假如當(dāng)一個(gè)信號(hào)發(fā)生突變，其上升沿包含了豐富的頻率成分，為什么呢？如何量化？而且這些不同頻率成分出現(xiàn)的時(shí)間是否有差異？比如先出現(xiàn)高頻再低頻或是怎樣？

A：信號(hào)的上升沿和下降沿包含豐富的頻率成分，這是由于信號(hào)的突變本質(zhì)所導(dǎo)致的。

從數(shù)學(xué)角度來(lái)看，一個(gè)突變的信號(hào)（如階躍信號(hào)）在時(shí)域上的急劇變化，其傅里葉變換在頻域上會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)寬的頻譜。

量化這種情況通常通過(guò)傅里葉分析來(lái)實(shí)現(xiàn)。可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到其頻譜分布，從而定量地了解不同頻率成分的能量或幅度大小。

關(guān)于不同頻率成分出現(xiàn)的時(shí)間，在理想情況下，它們是同時(shí)存在的。但在實(shí)際的物理系統(tǒng)中，由于信號(hào)傳播的特性、電路元件的影響等因素，可能會(huì)表現(xiàn)出一定的差異。但這種差異并非簡(jiǎn)單的先高頻后低頻的順序，而是受到多種復(fù)雜因素的綜合影響。

例如，在高頻電路中，由于寄生電容和電感的存在，可能會(huì)使高頻成分的傳播和響應(yīng)相對(duì)較慢。但這并不意味著高頻成分就一定在低頻成分之后出現(xiàn)，而是它們的相對(duì)傳播和響應(yīng)特性會(huì)有所不同。

交流問(wèn)題（三）

Q：請(qǐng)問(wèn)FPGA將SPI信號(hào)從額外的IO引出從而解決的bug是怎么回事？

用FPGA實(shí)現(xiàn)和外圍器件的SPI通信，再將數(shù)據(jù)通過(guò)UART發(fā)送給上位機(jī)。bug現(xiàn)象是上位機(jī)收到的UART數(shù)據(jù)為全0，但是UART本身應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)閿?shù)據(jù)幀是完整的，只是其中從SPI通信獲得的數(shù)據(jù)是全0。于是將SPI通信的4個(gè)信號(hào)從額外的IO引出通過(guò)邏輯分析儀觀(guān)察SPI通信，其他代碼都沒(méi)動(dòng)，此時(shí)UART又能收到正確的SPI數(shù)據(jù)了。

猜測(cè)是原來(lái)的代碼中出現(xiàn)了時(shí)序違例，將SPI信號(hào)引出后FPGA布線(xiàn)時(shí)優(yōu)化了時(shí)序？在時(shí)序約束中定義了系統(tǒng)時(shí)鐘和SPI時(shí)鐘，但是沒(méi)有定義input/output delay，是不是和這個(gè)有關(guān)呢？

A：這種情況可能是由多種因素導(dǎo)致的。

猜測(cè)的時(shí)序違例是很有可能的原因之一。在原來(lái)的設(shè)計(jì)中，盡管定義了系統(tǒng)時(shí)鐘和 SPI 時(shí)鐘，但未定義輸入/輸出延遲（input/output delay），這可能導(dǎo)致布線(xiàn)時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確考慮信號(hào)傳輸的延遲，從而引發(fā)時(shí)序問(wèn)題。

當(dāng)將 SPI 信號(hào)從額外的 IO 引出時(shí)，F(xiàn)PGA 的布線(xiàn)可能得到了優(yōu)化，從而改善了時(shí)序。新的布線(xiàn)可能減少了信號(hào)傳輸?shù)难舆t、降低了信號(hào)之間的干擾，或者更好地滿(mǎn)足了 SPI 通信的時(shí)序要求。

此外，也有可能是之前的代碼中存在一些潛在的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)或信號(hào)完整性問(wèn)題，通過(guò)改變信號(hào)的引出方式，這些問(wèn)題得到了緩解或消除。

要確切地確定問(wèn)題的根源，還需要進(jìn)一步對(duì)原代碼和布線(xiàn)后的情況進(jìn)行詳細(xì)的時(shí)序分析和仿真驗(yàn)證。