verilog阻塞和非阻塞
阻塞语句,顾名思义,即本条语句具有影响下一条语句的作用,在同一个进程always中,一条阻塞赋值语句的执行是立刻影响着下条语句的执行情况和结果。如果该条语句没有执行完,那么下条语句不可能进入执行状态的,因此,从字面层上理解,该条语句阻塞了下面语句的执行。阻塞语句最能体现verilog HDL和C语言之间的血缘关系,比如,在时钟沿触发的always进程里,若先执行b=c,再执行a=b,那么本质上,在一个时钟沿触发里面,a=c成立,即是说,不要b变量,直接在进程里赋值a=c,结果是一样的。这和c语言中b=c,a=b性质相同。
非阻塞语句,非阻塞语句应该来说,更能体现硬件电路的特点。这正是非阻塞语句广泛应用于时序逻辑电路的原因。接上面的例子,如果在一个时钟沿触发的always进程里面,b<=c,a<=b那么就不可能直接在进程里面赋值a=c.因为c的值要经过两个时钟延迟才传到a里面,即c若从0变为1,那么要经过两个clk上升沿才传到a,a的值才从0变为1。两次赋值正是体现了两个时钟延迟的特点。这种特点即是非阻塞语句非阻塞的的原因导致的,就是说,a<=b,不会因为b<=c没有执行完毕而不执行,只要时钟触发进程,那么a<=b,b<=c同时执行。所以,如果c为1,b为0,a为1的话,那么在在非阻塞语句的进程里面,一个时钟沿到来,由于他们之间是同时执行的,所以把c的1赋给了b,把b的0赋给了a,但是在阻塞语句里面,c的1先给了b,然后b把新赋值的1又给了a,那么a在一个时钟之后即变成了1。(在一次触发进程里,无论是阻塞和非阻塞语句,每条语句只能执行一次)
所以从上面的介绍里面,可以看出,阻塞语句是顺序执行的,而非阻塞语句是同时执行的,那么,如何在设计里面运用好阻塞语句和非阻塞语句呢,总体上来讲,遵循大体原则:阻塞语句运用在组合逻辑电路设计里面,非阻塞语句运用在时序逻辑电路设计里面。
下面三个实例验证一下:
1:
1 2 3 module DE2_115( 4 5 input clk,rst, 6 7 input strobe_a, 8 9 input xflag, 10 11 input mask, 12 13 output reg rightshift, 14 15 output reg selectfirst, 16 17 output reg checkstop 18 19 ); 20 21 always@(posedge clk) 22 23 begin 24 25 rightshift = rst & strobe_a; 26 27 selectfirst = rightshift| xflag; 28 29 checkstop = selectfirst ^ mask; 30 31 end 32 33 endmodule 34 35
综合之后电路为:
2:
1 module DE2_115( 2 input clk,rst, 3 input strobe_a, 4 input xflag, 5 input mask, 6 output reg rightshift, 7 output reg selectfirst, 8 output reg checkstop 9 ); 10 11 12 always@(posedge clk) 13 begin 14 rightshift <= rst & strobe_a; 15 selectfirst <= rightshift| xflag; 16 checkstop <= selectfirst ^ mask; 17 end 18 endmodule
综合电路为:
3:
1 module DE2_115( 2 input clk,rst, 3 input strobe_a, 4 input xflag, 5 input mask, 6 output reg rightshift, 7 output reg selectfirst, 8 output reg checkstop 9 ); 10 11 12 always@(posedge clk) 13 begin 14 rightshift = rst & strobe_a; 15 selectfirst <= rightshift| xflag; 16 checkstop <= selectfirst ^ mask; 17 end 18 endmodule
综合电路为:
这样语句对应正在的电路,相信大家会更清楚的理解阻塞和非阻塞的区别。
参考文献是:
Verilog HDL synthesis A Practical Primer J.Bhasker