Как избежать защелок во время синтеза

Я хочу разработать блок комбинационной логики с использованием VHDL, но иногда синтезированный результат содержит непреднамеренную защелку.

Каким правилам кодирования я должен следовать, чтобы синтезатор не вывел защелки?

Пример: в небольшом сегменте кода я должен использовать операторы if-else?

Чтобы избежать защелок, вы должны убедиться, что все ваши выходы назначены во всех возможных ветвях кода.

например,

if a = '1' then
   b(0) <= '1';
else
   b(1 downto 0) <= "00";
end if;

будет генерировать защелку, потому что в первом условии значение b (1) не указано, поэтому компилятор решил, что вы хотите сохранить предыдущее значение b (1). Один из способов написать это, который не будет генерировать защелку:

if a = '1' then
   b <= prev_b;
   b(0) <= '1';
else
   b(1 downto 0) <= "00";
end if;

...

if rising_edge (clk)
    prev_b <= b;
end if;

Здесь вы явно заявляете, что b должен сохранить свое старое значение, а затем перезаписать b (0) новым значением.

Другой способ - указать значение ba по умолчанию, как в ответе @ TomiJ.

Если вы опубликуете код, на который получаете защелку, мы можем помочь вам найти конкретную причину.

Если вы используете процессы для комбинационной логики (и я советую против этого только по этой причине), убедитесь, что каждый путь в процессе назначает что-то каждому сигналу, который управляет процесс. Ни один из выходов не может зависеть от каких-либо выходов «последнего времени», в течение которого выполнялся процесс.

В противном случае вы выводите защелку, потому что в следующий раз, когда процесс запланирован, он должен сохранить значение сигнала, который не получил новое значение в прошлый раз.

Я предпочитаю сохранять чисто комбинационную логику в качестве непрерывных назначений и использовать процессы для тактированной логики, тогда я не получаю защелки.

Четыре правила, чтобы избежать защелок:

• Не читайте по сигналам, на которые вы пишете.
• Иметь правильный список чувствительности (все сигналы, которые вы читаете, должны быть в списке чувствительности)
• Удостоверьтесь, что все сигналы, которым ваша запись назначена в каждом пути. (например: в каждой ветви оператора if-else)
• Для процессов, которые используют переменную, убедитесь, что каждая переменная инициализируется значением по умолчанию, прежде чем читать его (в другой переменной или сигнале).

Кроме того, если у вас есть несколько комбинационных процессов, убедитесь, что вы не создаете цикл.

Несколько стилей кодирования могут помочь вам придерживаться этих правил, например, стиль в ответе @ TomiJ. Как отмечает @Martin Thompson, может быть, лучше всего избегать комбинационной логики. Вместо этого поместите все в синхронизированный процесс.

Как было отмечено @fbo и @Martin Thompson, вам необходимо убедиться, что каждому сигналу, управляемому процессом, присвоено некоторое значение в каждой ветви процесса, и это значение не должно зависеть от предыдущего состояния любого из выходов. процесса.

Самый простой способ убедиться в этом - назначить какое-то значение по умолчанию каждому выходу в самом начале процесса, например (пример использования fbo):

COMBO: process(a)
begin
    b <= (others => '0'); -- Assign default value to b
    if a = '1' then
        b(0) <= '1';
    else
        b(1 downto 0) <= "00";
    end if;
end process COMBO;