時(shí)鐘是整個(gè)FPGA設(shè)計(jì)里面無法回避的事物,不能認(rèn)識(shí)時(shí)鐘也就沒法做FPGA設(shè)計(jì)。
· 時(shí)鐘控制執(zhí)行順序·
上文解釋了DL程序的并行性,但在設(shè)計(jì)中需要像C/C++語言的串行控制功能,如先接收外部配置指定,然后接收數(shù)據(jù)并完成模塊內(nèi)部配置,再將配置結(jié)果反饋到外部,這需要通過時(shí)間的精確定位來獲取嚴(yán)格的先后關(guān)系。
那么怎么來實(shí)現(xiàn)呢其實(shí)很簡單,假設(shè)全部事件需要5個(gè)時(shí)鐘周期,那么利用一個(gè)周期為5的循環(huán)計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。在計(jì)數(shù)器為1的時(shí)候,完成事件1;在計(jì)數(shù)器為2的時(shí)候,完成事件2:……如此循環(huán)即可??偨Y(jié)起來就是按照時(shí)鐘節(jié)拍來完成串行控制。
當(dāng)然,這樣的電路在FPGA資源的利用上是存在浪費(fèi)的,因?yàn)樵趫?zhí)行事件1,用于執(zhí)行事件2,3,4,5的邏輯處于等待狀態(tài),但其卻始終占用著邏輯資源,也就是這部分電路沒有使能,但是依然存在于FPGA內(nèi)部。
· 實(shí)例分析·
請看如下代碼,建議手動(dòng)輸入到ise里面,動(dòng)手綜合后看看實(shí)現(xiàn)的RTL圖,看懂電路原理。
上述代碼綜合后RTL圖如下,淺藍(lán)色圓圈圈住的是生成的3個(gè)加法器,就是計(jì)算cnt和y1,y2的3個(gè)加法器。黃色方框里面的是觸發(fā)器,負(fù)責(zé)將結(jié)果輸出和反饋到加法器輸入。
仿真的波形圖如下圖,可以看出,每4個(gè)時(shí)鐘周期計(jì)算一次結(jié)果,y1永遠(yuǎn)比y2提前一個(gè)時(shí)鐘周期出結(jié)果,y1的值永遠(yuǎn)在捕捉到cnt=0的一個(gè)上升沿更新,y2永遠(yuǎn)在捕獲到cnt=1的上升沿更新。這也是造成y1提前一周期的原因,所有的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)都是根據(jù)cnt的狀態(tài)變化來的,而cnt的變化是時(shí)鐘節(jié)拍決定的。大家理解好這個(gè)例程,也就明白了如何用時(shí)鐘操控電路,按照你的想法去運(yùn)行,同時(shí)學(xué)會(huì)了一段式狀態(tài)機(jī)的應(yīng)用。
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