(转载)关于Verilog时序优化

http://blog.csdn.net/jbb0523/article/details/6958484 

1）逻辑条件判断“A==B”和“A！=B”全部换成“!(A^B)”和“A^B”

2）复杂的逻辑条件判断全部单独用一个时钟去判断，如：

if(A>1000 && A<=1000000 && B>1000 && B<=10000)

改为如下：

reg Flag;

Flag <= A>1000 && A<=1000000 && B>1000 && B<=10000;

if(Flag)

这种大小判断略微还好一些，对于减法等运算一定不能在if条件中直接计算，否则会导致很差的逻辑时序；

3）如果给IP核的数是经过较为复杂的运算得到的，尽量经过一级缓存后再传给IP核，如：

reg [31:0] Diff,Res_reg; reg [15:0] MeasureDiffCnt;

if(start_cal_d1)
    begin Res_reg <= Res_reg + Diff; end
else if({LocMeasureDataRdy_d1,LocMeasureDataRdy_d2} == 2'b10)
    begin Res_reg <= 0; MeasureDiffCnt <= 0;DividorCe <= 0; end
else
    begin Res_reg <= Res_reg; end

MstDividor    MstDividor_inst(
      .clk(clk_200m),
      .ce(DividorCe),
      .dividend(Res_reg),

      .divisor(MeasureDiffCnt),
      .quotient(Quotient),
      .remainder(Remainder),
      .rfd()
      );

如上所示，即32bit位宽的Res_reg要经过累加运算后作为除法IP核的输入，当然这也许不算是十分复杂的计算，但对于速度较低和时钟工作较高的场合，也会对逻辑时序造成影响，因些改为如下运算：

reg [31:0] Res_in_div;
reg [15:0] DiffCnt_in_div;
always @ (posedge clk_200m)
    if(!rst)
        begin
            Res_in_div <= 0;
            DiffCnt_in_div <= 0;
        end
    else
        begin
            Res_in_div <= Res_reg;
            DiffCnt_in_div <= MeasureDiffCnt;
        end

MstDividor              MstDividor_inst(
                        .clk(clk_200m),
                        .ce(DividorCe),
                        //.dividend(Res_reg),
                        .dividend(Res_in_div),
                        //.divisor(MeasureDiffCnt),
                        .divisor(DiffCnt_in_div),
                        .quotient(Quotient),
                        .remainder(Remainder),
                        .rfd()
                        );

如上所示，即将计算结果进行一级缓存后再给除法IP核，这样时序会好一些……

当然有些IP核会自带缓存，那就另当别论了

4）根据我自己亲自验证，将减法运算改为等效的加法运算并不能优化逻辑时序，如下所示：

以下变量均为32位reg型，即reg [31:0]

将以下运算：

diff1 <= LocDataD2 - SlvDataD2;
diff2 <= LocDataD2 - SlvDataD1;
diff3 <= LocDataD1 - SlvDataD2;

修改为等效的以下运算：

diff1 <= (LocDataD2 + 1) + (~SlvDataD2);
diff2 <= (LocDataD2 + 1) + (~SlvDataD1);
diff3 <= (LocDataD1 + 1) + (~SlvDataD2);

最后的仿真结果会更坏，因此不建议这么做。

5）位宽越多，做运算如加、减、比较大小等耗时越大，这个可以自己用数电里学到的知识将对应的电路画出来，看看要经过多少级逻辑延时才可以得到结果，因此能用较少的位数表示时就用较少的位数吧。

6）对于HDL代码，一般都需要有一个状态机程序，即会用一个case语句控制整个程序的的流程，举个例子来说吧：

假如需要五个状态来表示：

reg [2:0] State

case(State)

 3'b000:

3'b001:

3'b010:

3'b011:

3'b100:

default:

endcase

这样的判断个人认为逻辑时序会比较差，因为基本闲置了最高位，只有最后一个状态才用到了最高位，我认为按如下方式写比较好：

reg [2:0] State

case(State)

 3'b111:

3'b110:

3'b101:

3'b100:

3'b011:

default:

endcase

这个我没有太多的理论依据，同样可以画出实现电路图去论证一下，反正我在仿真的时候使用后者得到了较好的逻辑时序，大家可以试一下哦。

7）对于运算级数的优化，如：

A<= A1 + A2 + A3 + A3;

优化为：

A<= (A1 + A2) + (A3 +A4);

这个不是我自己试出来的，是从书上看到的，具体见《Xilinx FPGA 开发实用教程》（田耘，徐文波，清华大学出版社）第96页例3-7。书上说第一种写法有三个延迟，而第二个写法只有两个延迟。

大家平时多看看书吧，总自己琢磨也不是个事，那本书网上有下载的，在新浪爱问里面就有下载，新注册一个帐号积分应该就够用了。别去CSDN下载了，那里面的压缩包是分卷上传的，但却没有上传所有的分卷，根本解压不了，而且每个分卷都要十个积分，一般人承担不起，浪费了我好多积分。

目前我就得到了这么一些优化时序的方法，慢慢积累吧……