FPGA中實現(xiàn)信號延時的資源消耗

FPGA中實現(xiàn)信號延時的資源消耗在FPGA設(shè)計中我們經(jīng)常會遇到對一個信號進(jìn)行延時的情況，一般只延時一個或幾個CLK時，通常是直接打拍，如果要延時的CLK較多時，我們會選擇移位寄存器IP核，而有時為了方便，我們常常會使用下面的方式前段時間我臨時對一個脈沖信號延時8192個CLK就使用了這種寫法，當(dāng)時有意識到可能會消耗較多的資源，但沒想到會這么多。不同方式實現(xiàn)延時的資源消耗對比還是對一個脈沖信號延時8192個CLK，為了對比不同方式的資源消耗，我新建了一個工程平臺：CycloneV軟件：Quartus18.1standard對比了三種實現(xiàn)方式計數(shù)8192個時鐘，重新產(chǎn)生一個脈沖移位寄存器IP核（Memory實現(xiàn)）對該信號打8192拍（寄存器實現(xiàn)）資源消耗情況如下圖所示?？梢钥吹接嫈?shù)器消耗的資源是最少的，因為它相當(dāng)于只存儲一個bit的信息，不像其他兩種方式把8192個時鐘的信息都存儲了，這算是一種取巧的方式，能應(yīng)用的場合比較少。打8192拍的方式使用資源最多，用了2032個ALM，ALM是Altera器件的最小邏輯單元，一個ALM包含4個寄存器。因為要打8192拍，所以可以看到這里消耗了8192個寄存器。實際上打拍并沒有用到任何的組合邏輯（LUT），但是因為寄存器和LUT是綁定到ALM中的，所以一旦寄存器被消耗，同時LUT也很難應(yīng)用到其他邏輯中。像這里，8192個寄存器需要2048個ALM（圖中是2032），這2048個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，除非要延時的時鐘很少或者是調(diào)試代碼，否則不建議總是采用這種方式。移位寄存器IP消耗的資源相對比較適中，只使用了262個ALM，相當(dāng)于是把ALM配置成了Memory，像是Xilinx器件中的SRL。實現(xiàn)時資源設(shè)置的是Auto，如果設(shè)置為M10K的話，是下面這樣的。可以看到使用一個M10Ks的BlockMemory，而ALM就只消耗了14個。實際設(shè)計時可根據(jù)芯片哪種資源余量更大選擇哪種?？偨Y(jié)從上面的實驗可以看到，直接打拍的方式是非常浪費(fèi)資源的，所以如果要延時的CLK較多，建議采用IP核的方式，在使用IP核方式時根據(jù)剩余資源選擇合適的資源來實現(xiàn)。而在某些特殊情況，可以考慮采用計數(shù)器的方式來實現(xiàn)，這種方式消耗的資源最少，但是如果不是要延時特別多的CLK，則不建議，因為這種方式在時序變化時難以維護(hù)。打拍延時是可以的，但是不要復(fù)位，像下面這樣寫，綜合工具可以推斷使用Memory來實現(xiàn)。經(jīng)測試，這種寫法與IP核的資源消耗是差不多的（還是會比ip多一點點），這樣就可以很方便的實現(xiàn)信號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M10K。還可以加上綜合屬性，強(qiáng)制使用MLAB實現(xiàn)。如果一個系統(tǒng)里有很多這樣沒有復(fù)位的M