[sazh 3]

1. Конструкция языка/библиотеки/устройства претерпела изменения за последнее время (или такое изменение напрашивается в ближайшем будущем).

Пример: инициализация регистров при запуске ПЛИС "в железе". На сколько понял читая материалы в сети, в 90-е регистры инициализировались исключительно нулями. Сейчас ситуация поменялась, но ряд комментаторов по старой памяти утверждают, что это невозможно и сами не используют эту удобную опцию.

 

 

Таким образом, если времени нет, разумеется приходится "ориентироваться на результат". Но если оно есть, почему бы не выяснить как именно работает тот или иной подход и почему именно так.

 

Плясать надо не от библиотек, а от семейства fpga и его структуры. Как раньше говорили, если семейство на базе статической ячейки памяти, регистровая структура

инициализируется нулями, что можно использовать для начальной установки регистров в любое значение. Другое дело что (например Альтера) ранние

синтезаторы не позволяли это делать простым присваиванием в теле модуля. А теперь могут.

Суть от времени не меняется.

`timescale 1 ns / 1 ps
`define ena_90
module initial_set
#(
parameter set = 8'd8
)
(
input	 		 clk,
input	 [7:0] data_in,
input			 ena,
output [7:0] data_out
);


`ifdef ena_90

reg [7:0] dffe_rg = 8'd0;

assign data_out = dffe_rg ^ set;

always @ (posedge clk)
begin
if (ena)		dffe_rg <= data_in ^ set;
end

`else

reg [7:0] dffe_rg = 8'd8;

assign data_out = dffe_rg;

always @ (posedge clk)
begin
if (ena)		dffe_rg <= data_in;
end

`endif

endmodule

[Bad0512 2]

Приветствую!

 

 

Простите но это просто глупость - Вы действительно считаете что счетчик описанный в FSM будет по другому синтезирован чем счетчик описанный вне FSM? Может приведете примеры такого "безобразия" ?

 

Успехов! Rob.

Думаю тут речь идёт больше о стиле написания кода, формально счётчик конечно будет одинаково синтезироваться в обоих случаях. Я тоже стараюсь в автоматы ничего лишнего не запихивать по двум причинам :

1. Код легче читается - в автомате ты сосредотачиваешься только на переходах и условиях перехода, всё остальное - в отдельные процессы.

2. При таком стиле труднее допустить ошибку (управление автоматом асинхронным сигналом, забыл описать else после if - получил латч и т.п.). Меньше портянка FSM - сложнее облажаться в мелочах.

Это больше про coding style ИМХО.

 

P.S. Топикстартеру - у меня есть корка именно под FT2232H Async 245 интерфейс, правда она под Xilinx-ISE-XPS, но никто же не обещал что будет легко. Надо?

 

[flammmable 0]

Думаю тут речь идёт больше о стиле написания кода, формально счётчик конечно будет одинаково синтезироваться в обоих случаях. Я тоже стараюсь в автоматы ничего лишнего не запихивать по двум причинам :

1. Код легче читается - в автомате ты сосредотачиваешься только на переходах и условиях перехода, всё остальное - в отдельные процессы.

2. При таком стиле труднее допустить ошибку (управление автоматом асинхронным сигналом, забыл описать else после if - получил латч и т.п.). Меньше портянка FSM - сложнее облажаться в мелочах.

Это больше про coding style ИМХО.

 

P.S. Топикстартеру - у меня есть корка именно под FT2232H Async 245 интерфейс, правда она под Xilinx-ISE-XPS, но никто же не обещал что будет легко. Надо?

Буду очень признателен!

[demon3200 0]

Простите но это просто глупость - Вы действительно считаете что счетчик описанный в FSM будет по другому синтезирован чем счетчик описанный вне FSM? Может приведете примеры такого "безобразия" ?

Здесь, наверное, имелось ввиду то, что если вынести счетчик за пределы автомата и управлять им одним сигналом, то в реализации между автоматом и счетчиком путь сигнала разрешения будет более "компактным", чем если считать прямо в автомате. В этом случае между автоматом и счетчиком будет куча дополнительной логики. По таймингам такое решение будет хуже. Сам грешен, делаю счетчики прямо в автоматах. По таймингам обычно проблем с этим нет. Но что-то подсказывает, что первый вариант более правильный. Во-первых, мы упрощаем описание автомата, делая его более читабельным. Во-вторых, даем синтезатору больше свободы для раскладывания по кристаллу остальной части схемы, там где могут быть более чувствительные к задержкам пути.

 

[Bad0512 2]

Буду очень признателен!

Держите.

ft2232h_async_245_to_axilite_v1_00_a.zip

[lembrix 0]

Пример: инициализация регистров при запуске ПЛИС "в железе". На сколько понял читая материалы в сети, в 90-е регистры инициализировались исключительно нулями. Сейчас ситуация поменялась, но ряд комментаторов по старой памяти утверждают, что это невозможно и сами не используют эту удобную опцию.

И на сегодняшний день есть достаточное количество причин не использовать начальную инициализацию регистров.

 

1. Только для динамически реконфигурируемых схем, не поддерживается в ASIC.

 

2. Накладывает ограничение на синтез, такие регистры не могут быть оптимизированы.

 

3. Использование инициализации вместо сброса ограничивает reuse модуля в других проектах где сброс реально нужен.

 

4. Нет гарантии поддержки инициализации всеми синтезаторами.

 

5. В случае использования инициализации вместо сброса нет задержки на время стабилизации клока от PLL

 

6. В случае использования инициализации вместо сброса нет возможности задержки выхода схемы из сброса.

 

7. В случае использования инициализации вместо сброса нет возможности сброса схемы в процессе работы

 

8. Не поддерживается ALTERA Partial Reconfiguration.

 

9. Стандарты могут требовать сброса в явном виде.

 

[Flip-fl0p 4]

Я бы ещё добавил, что на некоторых чипах инициализация единицами может потребовать дополнительные слои логики, что может быть недопустимым в проектах, работающих на предельных частотах (для конкретной ПЛИС).

[RobFPGA 27]

Приветствую!

 

Здесь, наверное, имелось ввиду то, что если вынести счетчик за пределы автомата и управлять им одним сигналом, то в реализации между автоматом и счетчиком путь сигнала разрешения будет более "компактным", чем если считать прямо в автомате. В этом случае между автоматом и счетчиком будет куча дополнительной логики. По таймингам такое решение будет хуже. Сам грешен, делаю счетчики прямо в автоматах. По таймингам обычно проблем с этим нет. Но что-то подсказывает, что первый вариант более правильный. Во-первых, мы упрощаем описание автомата, делая его более читабельным. Во-вторых, даем синтезатору больше свободы для раскладывания по кристаллу остальной части схемы, там где могут быть более чувствительные к задержкам пути.

Очень бы хотелось примеры увидить что бы быть уверенным что мы говорим об одном и том же.

Типа такого - думаете что для cnt1 будет более оптимальный путь управления чем для cnt2 ?

module test #(CNT_WH=4) (
 input  wire			   clk   ,
 input  wire			   rst   ,
 input  wire			   cnt_en,
 output logic [CNT_WH-1:0] cnt1  ,
 output logic [CNT_WH-1:0] cnt2
);

typedef enum logic [1:0] {
 ST_0 = '0,
 ST_1,
 ST_2,
 ST_3
} e_ST_t;

e_ST_t st_nx, st_fsm;

logic			  cnt1_clr;
logic			  cnt1_inc;
logic [CNT_WH-1:0] cnt2_nx;

always_ff @(posedge clk) begin 
 if (rst) begin
st_fsm <= ST_0;
cnt1   <= '0;
cnt2   <= '0;
 end
 else begin
st_fsm <= st_nx;
cnt2   <= cnt2_nx;

if (cnt1_clr) begin
  cnt1 <= '0;
end
else if (cnt1_inc) begin
  cnt1 <= cnt1 + 1;
end

// if (st_fsm==ST_0) begin
//   cnt1 <='0;
// end
// else if (st_fsm==ST_1 || st_fsm==ST_2) begin
//   cnt1 <= cnt1 + 1;
// end
 end
end


always_comb begin : p_st_fsm
 st_nx   <= st_fsm;
 cnt2_nx <= cnt2;

 cnt1_clr<= 0;
 cnt1_inc<= 0;

 case (st_fsm)
ST_0: begin
  cnt1_clr<= 1;
  cnt2_nx <= '0;
  st_nx   <= ST_1;
end

ST_1: begin
  if (cnt_en) begin
	cnt1_inc<= 1;
	cnt2_nx <= cnt2 + 1;

	if (cnt1==((1<<CNT_WH)/2-1)) begin
	  st_nx <= ST_2;
	end
  end
end

ST_2: begin
  if (cnt_en) begin
	cnt1_inc<= 1;
	cnt2_nx <= cnt2 + 1;

	if (cnt2==((1<<CNT_WH)-1)) begin
	  st_nx <= ST_3;
	end
  end
end

ST_3: begin
  if (cnt2==cnt1) begin
	st_nx <= ST_0;
  end
end

default : st_nx <= ST_0;
 endcase
end
endmodule

 

Удачи! Rob.

[demon3200 0]

Ну вот такой теоретический пример

module cnt_test
(
//Global
input 					CLK_i			,
input 					nRESET_i		,

//Input
input 					IN_PULSE0_i		,
input 					IN_PULSE1_i		,

//Control
input					ENA_CNT_i		,	
input					CLR_CNT_i		,

//Output of counter
output [31:0]			OUT_CNT0_o32	,
output [31:0]			OUT_CNT1_o32
);

reg [31:0] out_cnt0_o32;
reg [31:0] out_cnt1_o32;
assign OUT_CNT0_o32 = out_cnt0_o32;
assign OUT_CNT1_o32 = out_cnt1_o32;

reg [7:0] state;	//FSM
localparam integer	sIDLE		= 0,
				sCOUNT 		= 1,
				sSTOP		= 2;

reg cnt_1_en;
reg cnt_1_clr;

always @(posedge CLK_i or negedge nRESET_i)
begin
	if(~nRESET_i)
		begin
			out_cnt0_o32 <= 0;
			cnt_1_en <= 0;
			cnt_1_clr <= 0;
			state <= sIDLE;
		end
	else
		begin
			case(state)

			sIDLE:
				begin
					cnt_1_clr <= 0;
					if(ENA_CNT_i)
						state <= sCOUNT;
				end

			sCOUNT:
				begin
					if(ENA_CNT_i)
						begin
							if(IN_PULSE_i)
								begin
									out_cnt0_o32 <= out_cnt0_o32 + 1'b1;
									cnt_1_en <= 1'b1;
								end
							else
								cnt_1_en <= 0;
						end
					else
						begin
							cnt_1_en <= 0;
							state <= sSTOP;
						end
				end

			sSTOP:
				begin
					state <= sIDLE;
					if(CLR_CNT_i)
						begin
							out_cnt0_o32 <= 0;
							cnt_1_clr <= 1'b1;
						end
				end

			endcase
		end

end

always @(posedge CLK_i or negedge nRESET_i)
begin
	if(~nRESET_i)
		begin				
			out_cnt1_o32 <= 0;				
		end
	else
		begin
			if(cnt_1_en)
				out_cnt1_o32 <= out_cnt1_o32 + 1'b1;
			else if(cnt_1_clr)
				out_cnt1_o32 <= 0;
		end
end

endmodule

 

Два счетчика. Один работает напрямую из автомата, второй через сигналы разрешения и сброса.

Насчет упрощения кода при выносе счетчика из автомата я ошибся - проще не получилось. Для работы встроенного счетчика достаточно всего двух строк. Выносного счетчика - целых 5. Вынос счетчика усложнил код.

Плюс на выносной счетчик будет работать с задержкой в один такт. И это надо учитывать там, где критично.

Но с точки зрения времянок выносной счетчик выиграет. Как раз за счет промежуточных триггеров на сигналах разрешения/сброса.

На практике я это не проверял, это просто рассуждения.

 

Warning from admin:Используйте codebox для оформления длинных блоков кода. Не загромождайте сообщения!

Изменено 8 июня, 2018 пользователем makc
предупреждение про codebox

[RobFPGA 27]

Приветствую!

...

Два счетчика. Один работает напрямую из автомата, второй через сигналы разрешения и сброса.

Насчет упрощения кода при выносе счетчика из автомата я ошибся - проще не получилось. Для работы встроенного счетчика достаточно всего двух строк. Выносного счетчика - целых 5. Вынос счетчика усложнил код.

И это еще простой случай - а если еще надо загружать разные счетчики разными значениями и считать их вверх/вниз/поперек? :wacko:

 

Плюс на выносной счетчик будет работать с задержкой в один такт. И это надо учитывать там, где критично.

Но с точки зрения времянок выносной счетчик выиграет. Как раз за счет промежуточных триггеров на сигналах разрешения/сброса.

Вот оно что - понятное дело если вы пропускаете сигналы управления через регистр то это уменьшает времянку - но это ведь разная логика работы счетчиков!!! При чем тут реализация счетчиков в FSM?

 

Удачи! Rob.

 

[Flip-fl0p 4]

Да собственно с точки зрения синтезатора - ему без разницы где счетчик описан. Внутри FSM, или снаружи. Лично проверял когда только-только начинал изучать FPGA. Выдача сигнала разрешения автоматом, либо счет счетчика в каком-то из состояний синтезируются в одно и тоже.

Тут дело в другом, как я считаю. При стиле описания "все в одном":

1. Легче допустить ошибку в описании счетчика - и сложнее её обнаружить.

2. Увеличивается количество строк кода, что неизменно ухудшает его читаемость. Да и документировать такой код становится несколько сложнее. А документирование кода очень, и очень важная составляющая HDL проектов.

3. Увеличивается время отладки. Ибо чем больше строк в коде - тем дольше этот код отлаживать.

При стиле описания "Автомат управляет счетчиком":

1. Легче описывать автомат, т.е нет необходимости описывать счетчики. Счетчик пишется один раз, и далее используется повторно.

2. Упрощается автомат - банально меньше писанины. И вместо инкрементирования счетчика внутри автомата - автомат выдает сигнал разрешения работы счетчику.

3. Упрощается тестирование - не работает счтчик, значит проблема в автомате. Проще найти ошибку.

4. Отдельному описанию счетчика можно задать кучу параметров: остановка счета при максимальном значении, максимальное значение счета, направление счета, вывод своего состояния на консоль и пр. И главное - счетчик описан один раз, и дальше повторно используется, и совершенствуется добавлением новых параметров.

При таком подходе - мы имеем собственную проверенную библиотеку, которая имеет 100% работоспособность. И из этой библиотеки мы собираем свои проекты как из конструктора. За счет всевозможных настроек имеем большую гибкость, и уменьшение вероятности совершить "глупую" ошибку, которую, как правило, найти сложнее всего. Я от такого подхода вижу только полюсы.

 

И это еще простой случай - а если еще надо загружать разные счетчики разными значениями и считать их вверх/вниз/поперек? wacko.gif

Обычный счетчик с синхронной загрузкой, и сигналом разрешения загрузки. Автомат выдает сигнал разрешения загрузки и выдает данные, которые надо загрузить.

[demon3200 0]

Вот оно что - понятное дело если вы пропускаете сигналы управления через регистр то это уменьшает времянку - но это ведь разная логика работы счетчиков!!! При чем тут реализация счетчиков в FSM?

Согласен, если через триггеры не пропускать, то, наверное, особой разницы в реализации не будет.

 

 

Упрощается автомат - банально меньше писанины. И вместо инкрементирования счетчика внутри автомата - автомат выдает сигнал разрешения работы счетчику.

Получается, наоборот. Если счетчик внутри автомата - достаточно просто одной строчкой делать инкремент там, где это надо. Если счетчик выносим, то надо выдать сигнал разрешения, а потом его еще снять. Получается 2 и более строк кода на одну только функцию. А еще есть сброс, загрузка...

[Flip-fl0p 4]

Согласен, если через триггеры не пропускать, то, наверное, особой разницы в реализации не будет.

 

 

 

Получается, наоборот. Если счетчик внутри автомата - достаточно просто одной строчкой делать инкремент там, где это надо. Если счетчик выносим, то надо выдать сигнал разрешения, а потом его еще снять. Получается 2 и более строк кода на одну только функцию. А еще есть сброс, загрузка...

А всё дело в том, что Вы сигнал разрешения выдаете в "синхронной части" автомата. Поэтому ещё надо ещё где-то описать его снятие.

Я все делаю в "комбинацонной" части автомата. Примерно вот так:

    --====================================================================
   -- Кобинационная часть работы автомата
   --====================================================================
   output_data : process(all)
   begin
       --=============================
       -- Сигналы по-умолчанию
       --=============================
       irdreq              <= '0';   -- Запроса на чтение буффера нет
       aclr_buff           <= '0';   -- Беффер не сбрасываем
       V_offset_ena        <= '0';   -- Счет счетчику запрещен
       V_offset_sld_ena    <= '0';   -- Ничего в него не загружаем
       H_offset_ena        <= '0';   -- Счет счетчику запрещен
       H_offset_sld_ena    <= '0';   -- Ничего в него не загружаем
       case pres_state is                                          -- Анализируем текущее состояние автомата
           --================================================================================
=============================== 
           when V_offset =>                                        -- В состоянии ожидания вертикального смещения
                               if (DE_re = '1') then               -- При начале периода активных данных
                                   V_offset_ena        <= '1';     -- Инкрементируем счетчик вертикального смещения
                               end if;    
           --================================================================================
=============================== 
           when H_offset      =>                                   -- В состоянии горизонтального смещения
                               H_offset_ena        <= '1';         -- Инкрементируем счетчик горизонтального смещения
           --================================================================================
===============================
           when PIP_image   =>                                     -- В состоянии вывода масштабированного изображения
                               irdreq              <= '1';         -- Разрешаем чтение буффера с данными
           --================================================================================
===============================
           when clear_buff  =>                                     -- В состоянии сброса буффера
                               aclr_buff           <= '1';         -- Разрешаем его сброс
           --================================================================================
===============================
           when wait_active_video  =>                              -- В состоянии ожидания начала периода активных данных
                              H_offset_sld_ena    <= '1';          -- Загружаем в счетчик горизонтального смещения значение этого смещения
           --================================================================================
===============================
           when stop       =>                                      -- В осостоянии остановки отрисованного изображание
                               V_offset_sld_ena    <= '1';         -- Загружаем счетчики необходимым значением смещения
                               H_offset_sld_ena    <= '1';
           when others =>  null;
       end case;
   end process;

А вообще, Вы можете в синхронной части задать значение "по-умолчанию" и в нужном состоянии выдавать сигналы разрешения.

Т.е "по-умолчанию" сигнал разрешения снимается. А в каком-то из состояний он выставляется. Получите то-же самое, но только сдвинутое на такт.

Более того. При таком стиле как у меня, если комбинационный сигнал зависит только от состояния автомата, то он идет с триггера, защелкнувшего это состояние, если идет кодировка "One-Hot" И выходы автомата у меня получаются сфоримрованны не комбинационной схемой, а триггером :rolleyes:

Например сигнал "aclr_buff " - это выход триггера. Соответственно он не имеет иголок, и можно применить как асинхронный сброс. Во всяком случае у Altera DC FIFO имеет только такой тип сброса....

[RobFPGA 27]

Приветствую!

 

Обычный счетчик с синхронной загрузкой, и сигналом разрешения загрузки. Автомат выдает сигнал разрешения загрузки и выдает данные, которые надо загрузить.

:) Ну и прикинте во что это выливается со внешним счетчиком. Фактически в автомате Вы сделаете все кроме непосредственного инкремента. А если считать надо не на +/-1 ?

 

В общем случае для счетчика нужно 4 сигнала управления - set, set_value, count, count_value. Получается:

Тут дело в другом, как я считаю. При стиле описания "все в одном":

1. Легче допустить ошибку в описании счетчика - и сложнее её обнаружить.

2. Увеличивается количество строк кода, что неизменно ухудшает его читаемость. Да и документировать такой код становится несколько сложнее. А документирование кода очень, и очень важная составляющая HDL проектов.

3. Увеличивается время отладки. Ибо чем больше строк в коде - тем дольше этот код отлаживать.

Встроенный счетчик в FSM

2 линий для переменных cnt_cur, cnt_next

2 линий для сброса и cnt_cur<=cnt_next

1 линии начале FSM (default value) cnt_next <= cnt_cur

1 линия в каждой ветви где счетчиком надо управлять.

 

При стиле описания "Автомат управляет счетчиком":

1. Легче описывать автомат, т.е нет необходимости описывать счетчики. Счетчик пишется один раз, и далее используется повторно.

2. Упрощается автомат - банально меньше писанины. И вместо инкрементирования счетчика внутри автомата - автомат выдает сигнал разрешения работы счетчику.

При раздельном описании

9 линий кода для инстацирования модуля счетчика,

5 линии кода для описания сигналов управления, и собственно счетчика

4 линии для сигналов управления в начале FSM (default value)

2 (в среднем) линии для сигналов управления в каждой ветви где счетчиком надо управлять.

 

Интересная экономия на размере кода получается :)

 

. Отдельному описанию счетчика можно задать кучу параметров: остановка счета при максимальном значении, максимальное значение счета, направление счета, вывод своего состояния на консоль и пр. И главное - счетчик описан один раз, и дальше повторно используется, и совершенствуется добавлением новых параметров.

Это из другой оперы - тут счетчик полностью управляется FSM и не может считать как ему хочется.

 

Удачи! Rob.

 

[Flip-fl0p 4]

Экономия получается на отладке в Modelsim...., которая занимает ~80% времени.