工具与大脑完美结合，才能写出世上最棒的Verilog代码-优快云博客

本文探讨了EDA工具在FPGA设计中的应用及其潜在弊端。介绍了HDL与FPGA之间的转换过程，强调了代码风格对设计性能的影响，并提出了几种优化建议。

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工具与大脑完美结合，才能写出世上最棒的Verilog代码

EDA工具的利与弊

很多新生代的FPGA工程师都没使用过使用原理图输入进行FPGA设计，没有经历过那些“画原理图和连线”的工作，这得益于HDL（Hardware Description Language）硬件描述语言和语言综合工具及其它EDA相关工具的推广，使广大的工程师的工作重心从底层连线上转移到功能实现上。

从这方面讲EDA工具极大地提高了工作效率，而且随着这些工具的发展整个FPGA设计越来越方便，尤其一些高级语言的引入让整个FPGA开发效率越发提高，但是还是需要警惕EDA工具的“弊端”。

现在越来越多的FPGA工程师基本只关心功能的实现，而基本不关心自己的电路实现形式，都是以功能为目标，后期的优化交给工具就OK了。

这种思想的的后果就是在用HDL描述电路时（大部分以为自己写的是程序），脑袋里没有或者非常模糊的电路概念，对于代码后期的综合成什么样子和映射（route）到FPGA芯片后是什么样子完全没想法，这样做的后果就是完全没有充分利用FPGA的特点和结构，一旦遇到工具不能解决的问题，自己就束手无策，这就是过份依赖工具的后果。

HDL和FPGA是怎么“牵手”的

HDL转换成FPGA可以运行的“程序”得益于两个过程：Synthesis 和 Optimization。Synthesis是把行为级描述通过算法转换为门级的描述，这个过程是与约束没有关系的；Optimization的作用则是把上一步的门级描述在用户的约束作用下（约束的重要性）通过算法映射到FPGA的单元结构上。

整个过程如下图所示：

所以我们发现HDL的设计是会间接影响到最后的结果的，也就是我们的Code Style不一样Synthesis部分就已经大部分决定了最后的设计的性能。简单举个例子：

16选1选择器：

当我们使用case这一算法级描述的时候，综合结果如下：

当我们使用内部BUFT进行描述时（BUFT可以参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_ea3189e20102wzhl.html），综合结果如下：

也就是说，我们不同的Code Style，最后的综合、实现结果也是不一样的。

最后我们也知道现在大部分FPGA由查找表（LUT）、时序单元和一些先进结构组成（进位链等），由于最小单元固定，所以基本单元的延时是固定的，我们在设计代码时需要充分考虑使用了多少级查找表或者进位链，这样我们可以尽可能的减少延时，所以在设计时我们就需要考虑好如何根据FPGA的器件特点更好的利用FPGA资源。

关于FPGA的器件特点推荐《简谈 Xilinx FPGA 原理及结构》和《FPGA原理和结构PDF》。

进行大型逻辑设计时，布局规划也是我们需要考虑的问题，这里就不展开赘述了，可以查看《FPGA 的布局规划艺术》。

总结

上面说了这么多，无非就是想让大家明白：不要过分依赖工具，如果把整个FPGA设计看做是化学变化的话，那么我们使用的工具只是起到催化剂的作用，我们自己的知识、设计技巧及Code Style才是参加这一化学变化的反应分子，才是最重要的因素（突然想到2H2O——2H2↑+O2↑，难受！）。所以我们需要将自己写作的Code Style和工具、FPGA特点结合起来，这样才能写出最棒的代码。

这里说几个常用的Code Style：

1、减少扇出-高扇出会造成布线延时变长；

2、复位方案-复位的选择对性能是有影响的，根据厂家的推荐选择合适的复位方式；

3、使用专用布局布线资源-可以根据需求选择专用的低延时布线资源；

。。。

上面只是简单说了几个，这里推荐华为的Code Style文档《华为经典FPGA设计全套入门技巧资料分享》作为参考，后续可以根据自己的习惯和经验进行修改。

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