FPGA學(xué)習(xí)之模塊化設(shè)計(jì)概述

模塊化設(shè)計(jì)是FPGA設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的技巧，它能夠使一個(gè)大型設(shè)計(jì)的分工協(xié)作、仿真測(cè)試更加容易，代碼維護(hù)或升級(jí)更加便利。

如圖8.28所示，一般整個(gè)設(shè)計(jì)的頂層只做例化，不做邏輯。然后一個(gè)頂層下面會(huì)有模塊A、模塊B、模塊C等等，模塊A/B/C下又可以分多個(gè)子模塊實(shí)現(xiàn)。

圖8.28 模塊層次設(shè)計(jì)

如此一來，就可以將大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)按照一定規(guī)則劃分成若干模塊，然后對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、綜合，并將實(shí)現(xiàn)結(jié)果約束在預(yù)先設(shè)置好的區(qū)域內(nèi)，最后將所有模塊的實(shí)現(xiàn)結(jié)果有機(jī)地組織起來，就能完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

對(duì)于頂層模塊的設(shè)計(jì)，主管設(shè)計(jì)師需要完成頂層模塊的設(shè)計(jì)輸入與綜合，為進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)階段的第一步即初始預(yù)算階段（Initial Budgeting Phase）做準(zhǔn)備。

對(duì)于子模塊的設(shè)計(jì)，多個(gè)模塊的設(shè)計(jì)者相對(duì)獨(dú)立地并行完成各自子模塊的設(shè)計(jì)輸入與綜合，為進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)階段的第二步即子模塊的激活模式實(shí)現(xiàn)（Active Module Implementation）做準(zhǔn)備。

模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)步驟是整個(gè)模塊化設(shè)計(jì)流程中最重要、最特殊的，它包含：

●??初始預(yù)算，本階段是實(shí)現(xiàn)步驟的第一步，對(duì)整個(gè)模塊化設(shè)計(jì)起著指導(dǎo)性的作用。在初始預(yù)算階段，項(xiàng)目管理者需要為設(shè)計(jì)的整體進(jìn)行位置布局，只有布局合理，才能夠在最大程度上體現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)；反之，如果因布局不合理而在較后的階段需要再次進(jìn)行初始預(yù)算，則需要對(duì)整個(gè)實(shí)現(xiàn)步驟全面返工。

●??子模塊的激活模式實(shí)現(xiàn)（Active Module Implementation），在該階段，每個(gè)項(xiàng)目成員并行完成各自子模塊的實(shí)現(xiàn)。

●??模塊的最后合并（Final Assembly），在該階段項(xiàng)目管理者將頂層的實(shí)現(xiàn)結(jié)果和所有子模塊的激活模式實(shí)現(xiàn)結(jié)果有機(jī)地組織起來，完成整個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)步驟。

模塊劃分的基本原則是，子模塊功能相對(duì)獨(dú)立，模塊內(nèi)部聯(lián)系盡量緊密，而模塊間的連接盡量簡單。對(duì)于那些難以滿足模塊劃分準(zhǔn)則的具有強(qiáng)內(nèi)部關(guān)聯(lián)的復(fù)雜設(shè)計(jì)，并不適合采用模塊化設(shè)計(jì)方法。

本實(shí)驗(yàn)，我們就要來體驗(yàn)一把模塊化設(shè)計(jì)。如圖所示，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們的頂層模塊是cy4.v，在此之前的實(shí)例中，我們都只有孤零零的一個(gè)cy4.v是源代碼文件，所有的邏輯代碼都寫在這個(gè)文件中，但是這個(gè)實(shí)例開始，我們將使用模塊化的設(shè)計(jì)，將各個(gè)不同的獨(dú)立的功能邏輯代碼分別寫在不同的源文件中，然后通過“例化”的方式，將它們之間的接口互聯(lián)起來。

因此，這個(gè)例子中，cy4.v文件里面其實(shí)幾乎是沒有具體的邏輯功能的，它只是做一些基本的例化和互聯(lián)，將它下面的5個(gè)功能模塊相關(guān)的接口信號(hào)都連接起來。如圖8.29所示，它們還具體層級(jí)的關(guān)系，一目了然，非常易于查看和編輯管理。

FPGA學(xué)習(xí)之模塊化設(shè)計(jì)概述