阻塞（=）赋值和非阻塞（<=）赋值

在写组合逻辑电路的代码时，我发现书上例子大都用的"="；而在写时序逻辑电路代码时，我发现书上例子大都用的"<="。之前就知道在Verilog HDL中阻塞赋值"="和非阻塞赋值"<="有着很大的不同，但一直没有搞清楚究竟有什么不同，现在来慢慢的琢磨它。

　　对于我这样的初学者而言，首先要掌握可综合风格的Verilog模块编程的8个原则，并且牢记，才能在综合布局布线的仿真中避免出现竞争冒险现象。

　　(1)  时序电路建模时，用非阻塞赋值。

　　(2)  锁存器电路建模时，用非阻塞赋值。

　　(3)  用always块建立组合逻辑模型时，用阻塞赋值。

　　(4)  在同一个always块中建立时序和组合逻辑电路时，用非阻塞赋值。

　　(5)  在同一个always块中不要既用非阻塞赋值又用阻塞赋值。

　　(6)  不要在一个以上的always块中为同一个变量赋值。

　　(7)  用$strobe系统任务来显示用非阻塞赋值的变量值。

　　(8)  在赋值时不要使用 #0延时。

　　这样做的目的是为了使综合前仿真和综合后仿真一致。在很多时候，用"="或者是"<="实际上对应的是不同的硬件电路，这点一定要十分清楚。

 

关键是组合逻辑中是实时变化的，而时序逻辑中一个cycle才变化一次
比如：
always @(a or b)
begin
    c = a + b;
end
always @(posedge clk)
begin
    if(rst)
      c <= 0;
   else
     c <= a + b;
end
在组合逻辑的always block中，a和b的变化都会引起c值的变化；
而时序逻辑中c至少会维持一个clock cycle，也就是说如果a和b的变化导致c变化的时间是在下一个clock的上升沿，而不会让c立刻改变
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
好，说正题
阻塞赋值“=”与非阻塞赋值“<=”的本质区别在于：
非阻塞赋值语句右端表达式计算完后并不立即赋值给左端，而是同时启动下一条语句继续执行，可以将其理解为所有的右端表达式RHS1、RHS2等在进程开始时同时计算，计算完后 ，等进程结束时同时分别赋给左端变量LHS1、LHS2等；
而阻塞赋值语句在每个右端表达式计算完后立即赋给左端变量，即赋值语句LHS1=RHS1执行完后LHS1是立即更新的，同时只有LHS1=RHS1执行完后才可执行语句LHS1=RHS2，依次类推。前一条语句的执行结果直接影响到后面语句的执行结果。

　　阻塞赋值(=)：

　　我们先做下面定义：RHS—赋值等号右边的表达式，LHS—赋值等号左边的表达式。在串行语句块中，阻塞赋值语句按照它们在块中的排列顺序依次执行，即前一条语句没有完成赋值之前，后面的语句不可能被执行，换言之，后面的语句被阻塞了。阻塞赋值的执行可以认为只有一个步骤的操作，即计算RHS并更新LHS，此时不允许有来自任何其他Verilog语句的干扰。所谓阻塞的概念是指在同一个always块中，其后面的赋值语句从概念上是在前一条赋值语句结束后开始赋值的。有句话我一直没读懂：从理论上讲，它与后面的赋值语句只有概念上的先后，而无实质上的延时。

　　例如：

　　begin

　　　　B = A;

　　　　C = B + 1；

　　end

　　首先第一条语句执行，将A的值赋给B，接着执行第二条语句，将B+1(即A加1),并赋给C。也就是说C = A + 1。

 

　　非阻塞赋值(<=):

　　非阻塞语句的执行过程是：首先计算语句块内部所有右边表达式(RHS)的值，然后完成对左边寄存器变量的赋值操作，例如，下面两条非阻塞赋值语句的执行过程是：先计算右边表达式的值并暂存在一个暂存器中，A的值被保存在一个寄存器中，而B+1的值被保存在另一个寄存器中，在begin和end之间所有语句的右边表达式都被计算并存储完后，对左边的寄存器变量的赋值才会进行。这样C得到的是B的原始值而不是A加一。

　　begin

　　　　B <= A；

　　　　C <= B +1;

　　end

 

　　如果我们想让两个最基本的D触发器串联，我们用阻塞和非阻塞赋值看看结果有什么不同

　　阻塞和非阻塞的不同造成了电路上巨大的不同，因此他们的差别应该牢记。

　　我们在从仿真(Simulation)的角度去看一下，在输出结果上有造成什么样的不同，我们有同样的的testbench。

 

代码

    
    

     
      1 
     
     `timescale 
     
     1
     
      ps
     
     /
     
      
     
     1
     
      ps

     
      2 
     
      
     
     module
     
      blocking_vlg_tst();

     
      3 
     
     

     
      4 
     
      
     
     reg
     
      clk;

     
      5 
     
      
     
     reg
     
      iD;

     
      6 
     
     //
     
      wires                                               
     
     

     
      7 
     
     wire
     
      oQA;

     
      8 
     
     wire
     
      oQB;

     
      9 
     
     

     
     10 
     
     //
     
      assign statements (if any)                          
     
     

     
     11 
     
     blocking i1 (

     
     12 
     
     //
     
      port map - connection between master ports and signals/registers   
     
     

     
     13 
     
         .clk(clk),

     
     14 
     
         .iD(iD),

     
     15 
     
         .oQA(oQA),

     
     16 
     
         .oQB(oQB)

     
     17 
     
     );

     
     18 
     
     initial
     
                                                     

     
     19 
     
     begin
     
                

     
     20 
     
         clk 
     
     =
     
      
     
     1
     
     '
     
     b0;
     
     

     
     21 
     
         iD  
     
     =
     
      
     
     1
     
     '
     
     b0;
     
     

     
     22 
     
     end
     
        

     
     23 
     
     

     
     24 
     
     always
     
      #
     
     10
     
      clk 
     
     =
     
      (
     
     ~
     
     clk);

     
     25 
     
                                                      

     
     26 
     
     always
     
                                                      

     
     27 
     
     begin
     
                    

     
     28 
     
         #
     
     8
     
      iD 
     
     =
     
      (
     
     ~
     
     iD);

     
     29 
     
     end
     
                                                         

     
     30 
     
     endmodule
     
     

     
     31
    
    

 

　　仿真波形如下：

　　可以看到，在阻塞赋值的情况下当时钟上升沿来的时候读取输入iD的值，并且输出oQA和oQB的值应该是一样的，从波形中我们可以看出输出oQA和oQB的波形是完全一样的。

　　在非阻塞赋值的情况下，它是先计算 iD 和 oQA的值，开始 iD的值为1, oQA的值是不定的，所以oQA被赋为1, 而oQB还是被赋为不定值，两者的波形不一致。

 

　　阻塞和非阻塞的学习随着以后的深入还得深刻理解，在用时要遵循规则，避免麻烦。

原文地址：http://www.eefocus.com/weidk/blog/2012-04/214655_54407.html