怎么样提高verilog代码编写水平？

今天给大侠带来在FPAG技术交流群里平时讨论的问题答疑合集（十二），以后还会多推出本系列，话不多说，上货。

FPGA技术交流群目前已有十多个群，QQ和微信均覆盖，有需要的大侠可以进群，一起交流学习，共同进步。

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交流问题（一）

Q：怎么样提高verilog代码编写水平？Cpu 从事DFT工作。目前仅限于写一些简单模块。自学的话如何提高verilog编写水平？

A：以下是一些提高 Verilog 代码编写水平的自学方法：

1. 深入学习基础知识：重新巩固数字电路的基本概念，如逻辑门、组合逻辑、时序逻辑、状态机等，这是编写高质量 Verilog 代码的基石。
2. 阅读优秀代码：在网上查找开源的、经过验证的高质量 Verilog 代码，学习他人的编程风格、代码结构和设计思路。
3. 实践项目：尝试自己设计和实现一些较为复杂的项目，如复杂的控制器、数据处理模块等，通过实践来积累经验。
4. 学习代码规范：遵循良好的代码规范，包括命名规范、缩进、注释等，使代码易于理解和维护。
5. 掌握综合优化技巧：了解如何编写易于综合的代码，以提高资源利用率和性能。
6. 学习测试方法：掌握编写测试激励（Testbench）的技巧，对自己编写的代码进行充分的测试和验证。
7. 参加在线课程和论坛：参与相关的在线课程、技术论坛和社区，与其他开发者交流和分享经验，解决遇到的问题。
8. 研究高级主题：如异步处理、跨时钟域设计、低功耗设计等，提升自己的技术水平。
9. 定期回顾和总结：对自己编写的代码进行定期回顾，总结经验教训，发现不足之处并加以改进。

持续的学习和实践是提高 Verilog 代码编写水平的关键。

交流问题（二）

Q：信号的上升沿和下降沿为什么会有非常宽的频谱？假如当一个信号发生突变，其上升沿包含了丰富的频率成分，为什么呢？如何量化？而且这些不同频率成分出现的时间是否有差异？比如先出现高频再低频或是怎样？

A：信号的上升沿和下降沿包含丰富的频率成分，这是由于信号的突变本质所导致的。

从数学角度来看，一个突变的信号（如阶跃信号）在时域上的急剧变化，其傅里叶变换在频域上会对应一个宽的频谱。

量化这种情况通常通过傅里叶分析来实现。可以对信号进行傅里叶变换，得到其频谱分布，从而定量地了解不同频率成分的能量或幅度大小。

关于不同频率成分出现的时间，在理想情况下，它们是同时存在的。但在实际的物理系统中，由于信号传播的特性、电路元件的影响等因素，可能会表现出一定的差异。但这种差异并非简单的先高频后低频的顺序，而是受到多种复杂因素的综合影响。

例如，在高频电路中，由于寄生电容和电感的存在，可能会使高频成分的传播和响应相对较慢。但这并不意味着高频成分就一定在低频成分之后出现，而是它们的相对传播和响应特性会有所不同。

交流问题（三）

Q：请问FPGA将SPI信号从额外的IO引出从而解决的bug是怎么回事？

用FPGA实现和外围器件的SPI通信，再将数据通过UART发送给上位机。bug现象是上位机收到的UART数据为全0，但是UART本身应该没有问题，因为数据帧是完整的，只是其中从SPI通信获得的数据是全0。于是将SPI通信的4个信号从额外的IO引出通过逻辑分析仪观察SPI通信，其他代码都没动，此时UART又能收到正确的SPI数据了。

猜测是原来的代码中出现了时序违例，将SPI信号引出后FPGA布线时优化了时序？在时序约束中定义了系统时钟和SPI时钟，但是没有定义input/output delay，是不是和这个有关呢？

A：这种情况可能是由多种因素导致的。

猜测的时序违例是很有可能的原因之一。在原来的设计中，尽管定义了系统时钟和 SPI 时钟，但未定义输入/输出延迟（input/output delay），这可能导致布线时无法准确考虑信号传输的延迟，从而引发时序问题。

当将 SPI 信号从额外的 IO 引出时，FPGA 的布线可能得到了优化，从而改善了时序。新的布线可能减少了信号传输的延迟、降低了信号之间的干扰，或者更好地满足了 SPI 通信的时序要求。

此外，也有可能是之前的代码中存在一些潜在的竞争冒险或信号完整性问题，通过改变信号的引出方式，这些问题得到了缓解或消除。

要确切地确定问题的根源，还需要进一步对原代码和布线后的情况进行详细的时序分析和仿真验证。

今天先整理三个问题答疑，后续还会持续推出本系列。