在FPGA中使用for循环一定浪费资源吗?
渐渐地,发现自己已经习惯于发现细节,喜欢打破常规,真的非常喜欢这种feel。
相信很多人在书上或者博文上都有提出“在FPGA中使用for语句是很占用资源的”的观点,特权同学也不例外。那么,这种观点正确吗?我的答案是:对一半,错一半。在某些情况下,使用for循环也许真的挺占用资源的。但我并不想去探讨这种情况。而是谈谈在另外一些情况下使用for语句的好处。
第一个好处:有时使用for循环不但不会浪费多余的资源,而且可以减少代码量,从而提高编码效率;第二个好处是:方便模块的移植。下面举个移位寄存器的简单例子来说明就一目了然了。假设设计一个深度为16、位宽为8的移位寄存器。
1、基于非for语句的移位寄存器电路设计如下:
- module shift_register
- #(
- parameter DATA_WIDTH = 8
- )
- (
- input clk,
- input [DATA_WIDTH-1:0] din,
- output [DATA_WIDTH-1:0] dout
- );
- //---------------------------------------------
- reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [0:15];
- always @(posedge clk)
- begin
- mem[0 ] <= din;
- mem[1 ] <= mem[0 ];
- mem[2 ] <= mem[1 ];
- mem[3 ] <= mem[2 ];
- mem[4 ] <= mem[3 ];
- mem[5 ] <= mem[4 ];
- mem[6 ] <= mem[5 ];
- mem[7 ] <= mem[6 ];
- mem[8 ] <= mem[7 ];
- mem[9 ] <= mem[8 ];
- mem[10] <= mem[9 ];
- mem[11] <= mem[10];
- mem[12] <= mem[11];
- mem[13] <= mem[12];
- mem[14] <= mem[13];
- mem[15] <= mem[14];
- end
- assign dout = mem[15];
- endmodule
综合后资源消耗为:
2、基于for语句的移位寄存器电路设计如下:
- module shift_register_for
- #(
- parameter DATA_WIDTH = 8,
- parameter SHIFT_LEVEL = 16
- )
- (
- input clk,
- input [DATA_WIDTH-1:0] din,
- output [DATA_WIDTH-1:0] dout
- );
- //-------------------------------------------------------
- reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [0:SHIFT_LEVEL-1];
- always @(posedge clk)
- begin : shift_reg
- integer i;
- for(i = 0; i < SHIFT_LEVEL-1; i = i + 1)
- mem[i+1] <= mem[i];
- mem[0] <= din;
- end
- assign dout = mem[SHIFT_LEVEL-1];
- endmodule
综合后资源消耗为:
通过对比,两者消耗资源一样,但使用for语句可大大减少代码量。在这里,我问大家一个问题,如果我想要一个深度为40、位宽为8的移位寄存器,怎么办?对基于for语句的移位寄存器很容易实现,只要将SHIFT_LEVEL=16改为SHIFT_LEVEL=40就可以了;而对于没有使用for语句的移位寄存器并没有快捷的修改方法,只能乖乖地按部就班了,如下所示:
- module shift_register
- #(
- parameter DATA_WIDTH = 8
- )
- (
- input clk,
- input [DATA_WIDTH-1:0] din,
- output [DATA_WIDTH-1:0] dout
- );
- //--------------------------
- reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [0:15];
- always @(posedge clk)
- begin
- mem[0 ] <= din;
- mem[1 ] <= mem[0 ];
- mem[2 ] <= mem[1 ];
- mem[3 ] <= mem[2 ];
- mem[4 ] <= mem[3 ];
- mem[5 ] <= mem[4 ];
- mem[6 ] <= mem[5 ];
- mem[7 ] <= mem[6 ];
- mem[8 ] <= mem[7 ];
- mem[9 ] <= mem[8 ];
- mem[10] <= mem[9 ];
- mem[11] <= mem[10];
- mem[12] <= mem[11];
- mem[13] <= mem[12];
- mem[14] <= mem[13];
- mem[15] <= mem[14];
- mem[16] <= mem[15];
- mem[17] <= mem[16];
- mem[18] <= mem[17];
- mem[19] <= mem[18];
- mem[20] <= mem[19];
- mem[21] <= mem[20];
- mem[22] <= mem[21];
- mem[23] <= mem[22];
- mem[24] <= mem[23];
- mem[25] <= mem[24];
- mem[26] <= mem[25];
- mem[27] <= mem[26];
- mem[28] <= mem[27];
- mem[29] <= mem[28];
- mem[30] <= mem[39];
- mem[31] <= mem[30];
- mem[32] <= mem[31];
- mem[33] <= mem[32];
- mem[34] <= mem[33];
- mem[35] <= mem[34];
- mem[36] <= mem[35];
- mem[37] <= mem[36];
- mem[38] <= mem[37];
- mem[39] <= mem[38];
- end
- assign dout = mem[39];
- endmodule
由此,使用for语句的移位寄存器很方便移植。
总结:在一些情况下,适当使用for语句不但可以节省设计的时间,还有利于设计的移植。
转载自:http://blog.chinaaet.com/crazybird/p/5100000274
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