FPGA中實(shí)現(xiàn)信號(hào)延時(shí)的資源消耗

FPGA中實(shí)現(xiàn)信號(hào)延時(shí)的資源消耗在FPGA設(shè)計(jì)中我們經(jīng)常會(huì)遇到對(duì)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行延時(shí)的情況，一般只延時(shí)一個(gè)或幾個(gè)CLK時(shí)，通常是直接打拍，如果要延時(shí)的CLK較多時(shí)，我們會(huì)選擇移位寄存器IP核，而有時(shí)為了方便，我們常常會(huì)使用下面的方式前段時(shí)間我臨時(shí)對(duì)一個(gè)脈沖信號(hào)延時(shí)8192個(gè)CLK就使用了這種寫法，當(dāng)時(shí)有意識(shí)到可能會(huì)消耗較多的資源，但沒想到會(huì)這么多。不同方式實(shí)現(xiàn)延時(shí)的資源消耗對(duì)比還是對(duì)一個(gè)脈沖信號(hào)延時(shí)8192個(gè)CLK，為了對(duì)比不同方式的資源消耗，我新建了一個(gè)工程平臺(tái)：CycloneV軟件：Quartus18.1standard對(duì)比了三種實(shí)現(xiàn)方式計(jì)數(shù)8192個(gè)時(shí)鐘，重新產(chǎn)生一個(gè)脈沖移位寄存器IP核（Memory實(shí)現(xiàn)）對(duì)該信號(hào)打8192拍（寄存器實(shí)現(xiàn)）資源消耗情況如下圖所示?？梢钥吹接?jì)數(shù)器消耗的資源是最少的，因?yàn)樗喈?dāng)于只存儲(chǔ)一個(gè)bit的信息，不像其他兩種方式把8192個(gè)時(shí)鐘的信息都存儲(chǔ)了，這算是一種取巧的方式，能應(yīng)用的場(chǎng)合比較少。打8192拍的方式使用資源最多，用了2032個(gè)ALM，ALM是Altera器件的最小邏輯單元，一個(gè)ALM包含4個(gè)寄存器。因?yàn)橐?192拍，所以可以看到這里消耗了8192個(gè)寄存器。實(shí)際上打拍并沒有用到任何的組合邏輯（LUT），但是因?yàn)榧拇嫫骱蚅UT是綁定到ALM中的，所以一旦寄存器被消耗，同時(shí)LUT也很難應(yīng)用到其他邏輯中。像這里，8192個(gè)寄存器需要2048個(gè)ALM（圖中是2032），這2048個(gè)ALM中的LUT就被浪費(fèi)掉了（我不是很確定，需要進(jìn)一步研究，但是從資源消耗的情況來看，應(yīng)當(dāng)是這樣的）。所以這種方式是最不經(jīng)濟(jì)的，除非要延時(shí)的時(shí)鐘很少或者是調(diào)試代碼，否則不建議總是采用這種方式。移位寄存器IP消耗的資源相對(duì)比較適中，只使用了262個(gè)ALM，相當(dāng)于是把ALM配置成了Memory，像是Xilinx器件中的SRL。實(shí)現(xiàn)時(shí)資源設(shè)置的是Auto，如果設(shè)置為M10K的話，是下面這樣的?？梢钥吹绞褂靡粋€(gè)M10Ks的BlockMemory，而ALM就只消耗了14個(gè)。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)芯片哪種資源余量更大選擇哪種?？偨Y(jié)從上面的實(shí)驗(yàn)可以看到，直接打拍的方式是非常浪費(fèi)資源的，所以如果要延時(shí)的CLK較多，建議采用IP核的方式，在使用IP核方式時(shí)根據(jù)剩余資源選擇合適的資源來實(shí)現(xiàn)。而在某些特殊情況，可以考慮采用計(jì)數(shù)器的方式來實(shí)現(xiàn)，這種方式消耗的資源最少，但是如果不是要延時(shí)特別多的CLK，則不建議，因?yàn)檫@種方式在時(shí)序變化時(shí)難以維護(hù)。打拍延時(shí)是可以的，但是不要復(fù)位，像下面這樣寫，綜合工具可以推斷使用Memory來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)測(cè)試，這種寫法與IP核的資源消耗是差不多的（還是會(huì)比ip多一點(diǎn)點(diǎn)），這樣就可以很方便的實(shí)現(xiàn)信號(hào)delay了。xilinx的器件也是一樣，不要復(fù)位。這里綜合后顯示的是使用了一個(gè)M10K。還可以加上綜合屬性，強(qiáng)制使用MLAB實(shí)現(xiàn)。如果一個(gè)系統(tǒng)里有很多這樣沒有復(fù)位的M