浅谈IC设计中的位宽不匹配的危害

　　01 位宽不匹配

　　Verilog编码中，常见的位宽不匹配错误，有赋值左右位宽不匹配（《=，=），比较位宽（》，《，》=，《=）不匹配，计算位宽（+，-）不匹配

　　位宽不匹配会导致DC之后的网表与预期差异较大，导致功能不正确，通过spyglass lint检测可以发现所有位宽不匹配的情况，而vcs编译只能发现少数连线位宽不匹配的情况。

　　02 位宽不匹配的危害

　　下文以比较位宽不匹配为例，讲解位宽不匹配的危害。

　　注意：

　　1） 在条件判断中（if语句），不建议使用加减后结果直接进行比较，禁止进行加减运算后与位宽不匹配的数据/变量进行比较。

　　2） 拼接符号中“{}”，不允许使用加减乘除等运算，综合类软件无法正确判断数据运算结果位宽。数字运算必须先通过wire指定位宽，然后通过assign得到运算结果

　　错误案例1

　　如下代码，代码本意是：当cnt0与cnt1之和大于8的时候，count加1。

　　错误代码中：

　　比较数据是4’h8，此时综合完成后的网表中，会将cnt0与cnt1之和截位成4bit，再与4’h8比较，如果cnt0与cnt1之和为5’h10000，在此会截位为4’h0000，反而小于4’h8，与预期功能不符

　　正确代码&推荐代码中：

　　先定义：wire ［4:0］ cnt_add ; 指定cnt_add位宽为5bit，然后assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;最后与5’h8比较，因为通过wire指定了位宽，所以对于各类综合软件而言都不会发生截位，不会发生错误。

　　正确代码&不推荐中

　　直接将4’h8修改为5’h8，也避免了cnt0+cnt1累加截位，但是spyglass lint会报warning，

　　不推荐。

　　reg ［3:0］ cnt0 ;

　　reg ［3:0］ cnt1 ;

　　reg ［4:0］ count ;

　　reg ov_nc ;

　　//-------------case 1-----------------

　　//wrong code

　　always @ （posedge clk or negedge rst_n）

　　if（！rst_n）begin

　　count 《= 5‘b0 ;

　　end

　　else if（（cnt0+cnt1）》4’h8） //should be 5‘h8

　　begin

　　{ov_nc， count} 《= count +1’b1;

　　end

　　//right ，but not recommended

　　always @ （posedge clk or negedge rst_n）

　　if（！rst_n）begin

　　count 《= 5‘b0 ;

　　end

　　else if（（cnt0+cnt1）》5’h8） //should be 5‘h8

　　begin

　　{ov_nc， count} 《= count +1’b1;

　　//right code and recommended 正确且推荐

　　wire ［4:0］ cnt_add ;

　　assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;

　　always @ （posedge clk or negedge rst_n）

　　if（！rst_n）begin

　　count 《= 5‘b0 ;

　　end

　　else if（cnt_add 》5’h8） // （cnt0+cnt1） is 5 bits

　　begin

　　{ov_nc， count} 《= count +1‘b1;

　　end

　　错误案例2

　　NOTE： 拼接符号中“{}”，不允许使用加减乘除等运算，综合类软件无法正确判断数据运算结果位宽。数字运算必须先通过wire指定位宽，然后通过assign得到运算结果。

　　错误代码中：

　　{1’b0，（cnt0+cnt1）} ，在if语句（）拼接符号中，综合软件无法识别 （cnt0+cnt1）应该是多少bit，（cnt0+cnt1）可能会是5bit，也可能是4bit。

　　正确代码&推荐代码中

　　通过 wire ［4:0］ cnt_add ; assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ; 指定了（cnt0+cnt1）之和为5bit，利用拼接符指定{1‘b0，cnt_add}为6bit，然后与6bit的cnt2比较。

　　正确代码&不推荐中

　　通过 wire ［4:0］ cnt_add ; assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ; 指定了（cnt0+cnt1）之和为5bit，但是直接与6bit的cnt2比较，各类综合软件也会正确识别位宽，不会发生截位，但是spyglass lint会报warning，虽然功能正确，但是不推荐。

　　//-------------case 2-----------------//

　　reg ［3:0］ cnt0 ;

　　reg ［3:0］ cnt1 ;

　　reg ［5:0］ cnt2 ;

　　//wrong code

　　always @ （posedge clk or negedge rst_n）

　　if（！rst_n）begin

　　count 《= 5’b0 ;

　　end

　　else if（{1‘b0，（cnt0+cnt1）}《cnt2） //

　　begin

　　{ov_nc， count} 《= count +1’b1;

　　end

　　//right code and not recommended 正确不推荐

　　wire ［4:0］ cnt_add ;

　　assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;

　　always @ （posedge clk or negedge rst_n）

　　if（！rst_n）begin

　　count 《= 5‘b0 ;

　　end

　　else if（cnt_add《cnt2） //

　　begin

　　{ov_nc， count} 《= count +1’b1;

　　end

　　//right code and recommended 正确且推荐

　　wire ［4:0］ cnt_add ;

　　assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;

　　always @ （posedge clk or negedge rst_n）

　　if（！rst_n）begin

　　count 《= 5‘b0 ;

　　end

　　else if（{1’b0，cnt_add}《cnt2） //

　　begin

　　{ov_nc， count} 《= count +1‘b1;

　　end

　　跨时钟模块错用软复位造成的危害

　　01　配置信号跨时钟要求使用硬复位

　　在IC设计中，硬复位用于配置寄存器和配置信号的跨时钟模块。即一个配置信号cfg_mac_mode是由硬复位驱动的，如果要同步到其他时钟域，跨时钟模块需要使用硬复位，而不能使用软复位。

　　02    配置信号跨时钟错用软复位的危害

　　而在上电复位过程中，硬复位和软复位一般处于复位状态，需要依次释放，一般先释放硬复位，配置好配置信号，然后才释放软复位。

　　正确设计：

　　采用硬复位做为同步跨时钟模块的复位信号，跨时钟同步的配置信号在软复位释放前已经保持稳定，在软复位释放后，数据流进入模块的时候，不会随数据流一块跳变。

　　错误设计：

　　采用软复位做为同步跨时钟模块的复位信号，只有当软复位释放后才能变成我们期待的值，因此，在软复位释放后，数据流进入模块的时候，同步后的配置信号会随数据流一块跳变，造成功能错误。

　　来源：

　　https://blog.csdn.net/icxiaoge/article/details/93305256

　　https://blog.csdn.net/icxiaoge/article/details/102632152