IC设计思维01_复用思维:增加复用性的6种方法

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    很多芯片在设计之初，就已经考虑如何增加代码的复用性，尽量减少工作量，降低错误概率。

增加复用性的几个场景：

• 不同项目之间的代码复用性
• 不同工艺之间的代码复用性
• 同一个模块例化多份，分别工作在不同模式下
• 同一个项目不同环境（RTL验证，FPGA demo 验证）之间的代码复用性                

    本章节将简单谈谈几种增加代码复用性的方法。

1、基础模块IP化 

在各家ASIC/FPGA项目的代码目录中，我们经常能看到各类小的基础模块，例如各类跨时钟模块、各类调度仲裁模块、各类RAM读写模块、各类总线接口模块等等。它们可能命名为share_ip_*或base_ip_*或cmn_ip_*，又或者其他名称，几乎每个设计者都需要用到这些基础模块。

我们在需要实现其相关功能时，只需要例化模块即可，简单高效，有降低了bug概率。

       

2、模块参数化

在进行模块设计时，我们需要尽量保证模块参数化，尽量避免使用立即数（例如10’d0）。

被参数化的信号可能是数据位宽，用户数量或者其他类型的信号。

module ip_bus_sync #( // parameter DATA_WDTH = 16 , // parameter INI_VALUE = {DATA_WDTH{1'b0}} //)( input i_src_clk , // input i_src_rst_n , // input [DATA_WDTH-1:0] i_src_din , // input i_dst_clk , // input i_dst_rst_n , // output reg [DATA_WDTH-1:0] o_dst_dout //
);

//逻辑代码
endmodule

        

3、宏定义区分代码分支

ASIC项目的代码一般至少有两个版本：ASIC版本和验证版本（FPGA/加速器）。部分公司还会同时出两个系列的芯片，ASIC系列和FPGA系列。因此我们通常需要通过宏定义区分不同的代码分支和参数   

`ifdef FOR_ASIC_DESIGN  //ASIC  logic  //参数定义`else  //其他分支逻辑  //参数定义`endif

 

`ifdef FOR_ASIC_DESIGN

generategenvar i;
for ( i=0; i<DATA_WDTH; i=i+1 )begin : SDFFY2D_INST
SDFFY_*CELL_TYPE* SDFFY2D //此处CELL_TYPE指的是具体的器件型号( .CK (i_dst_clk),.D (i_src_din[i] ),.Q (o_dst_dout[i]),.SI (1'b0 ), //DFT 输入信号，由DFT工程师在网表中完成连线.SE (1'b0 ) //DFT 使能信号，由DFT工程师在网表中完成连线);
endendgenerate
`else
reg [(DATA_WDTH-1):0] din_d0; //reg [(DATA_WDTH-1):0] din_d1; //
assign o_dst_dout = din_d1;
always @( posedge i_dst_clk ) begindin_d0 <= i_src_din;din_d1 <= din_d0;end
`endif

       

         

4、使用参数选择代码分支

   在同一个宏定义分支下（例如同在ASIC或者FPGA项目），我们可能需要奖模块例化多份，以支持如下场景：

Case1:同一个模块，工作在同的模式下，为了节约资源，只需要保留对应模式的代码逻辑。

Case2：同一个模块，其支持的功能数量不同，所需要的RAM等资源也不相同，需要例化不同规格的RAM。

     

module xxxxx#(    parameter   FUNCTION_MODE   =       `MULTI_FUNCTION             )(   //各类IO信号) ;

generate
if (FUNCTION_MODE==`MULTI_FUNCTION) begin:MULTI_FUNCTION_CODE
     //多function 逻辑  
end
else begin:SINGLE_FUNCTION_CODE
    // 单function 逻辑
    end      
endendgenerate

   

5、IP接口隔离

不同Vendor的IP的用户侧接口大概率是不一样的，为了避免因为IP替换导致的大量代码修改，可以在设计之处就考虑将IP接口隔离。例如通过2类接口转换模块（控制类和数据类），将所需要的控制信号和数据流信号转换成通用的内部信号，这样无论怎么替换IP，都只需要修改少量代码。       

         

         

       

6、std cell 隔离

     我们通常会将std cell外包一层或者多层代码，这样就能将工艺与设计代码尽量分离。

常见的有bit同步器，ram，clk-gating，clk mux等模块。如下是单bit同步器的案例。

module ip_bit_sync #( parameter DATA_WDTH = 1 // bit width)(input wire i_dst_clk, // destination clockinput wire [(DATA_WDTH-1):0] i_src_din, // data inputoutput wire [(DATA_WDTH-1):0] o_dst_dout // data output);`ifdef FOR_ASIC_DESIGNgenerategenvar i;for ( i=0; i<DATA_WDTH; i=i+1 )begin : SDFFY2D_INSTSDFFY_*CELL_TYPE* SDFFY2D //此处CELL_TYPE指的是具体的器件型号( .CK (i_dst_clk),.D (i_src_din[i] ),.Q (o_dst_dout[i]),.SI (1'b0 ), //DFT 输入信号，由DFT工程师在网表中完成连线.SE (1'b0 ) //DFT 使能信号，由DFT工程师在网表中完成连线);endendgenerate`elsereg [(DATA_WDTH-1):0] din_d0; //reg [(DATA_WDTH-1):0] din_d1; //assign o_dst_dout = din_d1;always @( posedge i_dst_clk ) begindin_d0 <= i_src_din;din_d1 <= din_d0;end`endifendmodule