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? 模塊化設計是FPGA設計中一個很重要的技巧，它能夠使一個大型設計的分工協(xié)作、仿真測試更加容易，代碼維護或升級也更加便利。
? 如圖3.28所示，一般整個設計工程的頂層文件里只做例化，不做邏輯處理。頂層模塊下會包含多個子模塊，比如圖中的模塊A、模塊B、模塊C等等，而模塊A、B、C下又可以再為分多個子模塊實現(xiàn)，如A模塊可以包含子模塊A1、A2和A3等。
圖3.28 模塊設計示意圖
? 采用模塊化的設計，就可以將大規(guī)模復雜系統(tǒng)按照一定規(guī)則劃分成若干模塊，然后對每個模塊分別進行設計輸入、綜合與實現(xiàn)，并將實現(xiàn)結(jié)果約束在預先設置好的區(qū)域內(nèi)，最后將所有模塊的實現(xiàn)結(jié)果進行整合集成，就能完成整個系統(tǒng)的設計。
? 模塊化設計的實現(xiàn)一般包含以下步驟。
●初始預算，本階段是實現(xiàn)步驟的第一步，對整個模塊化設計起著指導性的作用。在初始預算階段，項目管理者需要為設計的整體進行位置布局，只有布局合理，才能夠在最大程度上體現(xiàn)模塊化設計的優(yōu)勢；反之，如果因布局不合理而在較后的階段需要再次進行初始預算，則需要對整個實現(xiàn)步驟全面返工。
●子模塊的設計實現(xiàn)，在該階段，每個項目成員并行完成各自子模塊的實現(xiàn)。
●模塊的最終集成，在該階段項目管理者將頂層的實現(xiàn)結(jié)果和所有子模塊的實現(xiàn)結(jié)果進行整合集成，完成整個設計的實現(xiàn)。
? 模塊劃分的基本原則是：各個子模塊的功能相對獨立，模塊內(nèi)部聯(lián)系盡量緊密，模塊間的連接盡量簡單。對于那些難以滿足模塊劃分準則的具有強內(nèi)部關聯(lián)的復雜設計，并不適合采用模塊化設計方法。
? 以工程note10_prj004為例，我們用模塊復用的方式，在頂層模塊vlg_design.v下定義了4個子模塊uut1_pulse_counter.v、uut2_pulse_counter.v、uut3_pulse_counter.v和uut4_pulse_counter.v，這4個子模塊雖然代碼一樣，都是pulse_counter.v這個模塊的代碼，但是由于引到頂層模塊的接口信號不同，所以它們最終實現(xiàn)了4個完全獨立的模塊，即4個完全相同的硬件電路。
圖3.29 代碼的模塊化層次視圖
? 頂層模塊vlg_design.v中沒有邏輯處理的代碼，只有子模塊的例化和接口的連接。代碼如下。
module vlg_design(
input i_clk,
input i_rst_n,
input[3:0]i_pulse,
input i_en,
output[15:0]o_pulse_cnt1,o_pulse_cnt2,
output[15:0]o_pulse_cnt3,o_pulse_cnt4
);
pulse_counter uut1_pulse_counter(
.i_clk????????????????? (i_clk),
.i_rst_n???????????? (i_rst_n),
.i_pulse???????????? (i_pulse[0]),
.i_en?????????????????? (i_en),
.o_pulse_cnt??? (o_pulse_cnt1)
);
pulse_counter uut2_pulse_counter(
.i_clk????????????????? (i_clk),
.i_rst_n???????????? (i_rst_n),
.i_pulse???????????? (i_pulse[1]),
.i_en?????????????????? (i_en),
.o_pulse_cnt??? (o_pulse_cnt2)
);
pulse_counter uut3_pulse_counter(
.i_clk????????????????? (i_clk),
.i_rst_n???????????? (i_rst_n),
.i_pulse???????????? (i_pulse[2]),
.i_en?????????????????? (i_en),
.o_pulse_cnt??? (o_pulse_cnt3)
);
pulse_counter uut4_pulse_counter(
.i_clk????????????????? (i_clk),
.i_rst_n???????????? (i_rst_n),
.i_pulse???????????? (i_pulse[3]),
.i_en?????????????????? (i_en),
.o_pulse_cnt??? (o_pulse_cnt4)
);
endmodule
? 下面是對pulse_counter.v模塊的例化代碼。
pulse_counter uut1_pulse_counter(
.i_clk????????????????? (i_clk),
.i_rst_n???????????? (i_rst_n),
.i_pulse???????????? (i_pulse[0]),
.i_en?????????????????? (i_en),
.o_pulse_cnt??? (o_pulse_cnt1)
);
? 以上面這段代碼為例，模塊例化大體有下面幾個要點：
● pulse_counter是原始工程源碼本身的模塊名稱，同一個工程源碼，可以多次被例化。
●uut1_pulse_counter的名稱是可以隨意起的，只要不和已有的名稱重名即可，它表示我們對當前例化模塊pulse_counter.v的唯一識別名。在這個工程中，我們看到pulse_counter.v模塊被例化了多次，但它和uut1_pulse_counter對應位置的命名是不一樣的，而且必須是不一樣的，表示工程中有多個完全一樣的功能模塊。這和軟件程序里面的調(diào)用不一樣，軟件程序由于運行起來總是串行的，所以多次調(diào)用同一個函數(shù)時，這個函數(shù)可以只占一個函數(shù)所需的物理存儲空間即可；但是FPGA是并行處理的，它的模塊例化，哪怕是完全一樣的模塊，往往也是需要多個完全一樣的物理資源與其對應的。
●“. i_clk (i_clk),”是接口的映射，“.(),”是固定格式。點號后面的i_clk是pulse_counter.v模塊內(nèi)部的接口，括號內(nèi)的i_clk是vlg_design.v模塊的接口。
? pulse_counter.v模塊是具體的邏輯處理源碼，其代碼如下。
module pulse_counter(
input i_clk,
input i_rst_n,
input i_pulse,
input i_en,
output reg[15:0]o_pulse_cnt
);
reg[1:0] r_pulse;
wire w_rise_edge;
//////////////////////////////////////////
//脈沖邊沿檢測邏輯
always @(posedge i_clk)
if(!i_rst_n)r_pulse <= 2'b00;
else r_pulse<= {r_pulse[0],i_pulse};
assign w_rise_edge = r_pulse[0] & ~r_pulse[1];
//////////////////////////////////////////
//脈沖計數(shù)邏輯
always @(posedge i_clk)
if(i_en) begin
if(w_rise_edge)o_pulse_cnt <= o_pulse_cnt+1;
else/*o_pulse_cnt <= o_pulse_cnt*/;
end
elseo_pulse_cnt <= 'b0;
endmodule
審核編輯：劉清
工商網(wǎng)監(jiān)
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