原创 【转】综合中的 Metalogical Value

1. 
   
2. 能否与其他信号或者变量进行比较？
   
3. 能否赋值给其他信号或者变量？

1．Don't-Care  
  在综合的时候，含有“-”，或者“D”, “X”这类表示don’t-care的值是无法与相关硬件综合的，在<<A VHDL Synthesis Primer (2nd  Edition)>> (p98)这本书上，作者是这样表述的：
“A don’t-care value can be compare using the “=” (equality) operator or the “/=” (inequality) in and if statement. In such a case, the “=” operator always returns false while “/=” operator always returns true.”
这里作者只是表述了if statement 一种状况，但是实际上，我们可以把它推广至所有需要比较的情况。一些表示 don’t-care 的符号例如“-”,“D” 如果从仿真的角度来看，是非常方便的，但是用在综合里面，由于找不到对应的硬件与之关联，很容易发生错误。我们现在用一个Priority Encoder 的例子来看一下。
 
首先用可综合的VHDL来表述：
 
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL;
 
ENTITY priority IS
 port(
    datain: in std_logic_vector (3 downto 0);
    z  :  out std_logic_vector (1 downto 0)
  );
END entity priority;
 
architecture metalogic of priority IS
 begin 
    Z<=  "00" when datain(0)=’1’ else
      "01" when datain(2 downto 0)="100" else
      "10" when datain(1 downto 0)="10" else
      "11" when datain(3 downto 0)="1000" else
   "00" ;
   end architecture metalogic;
 
 
综合的结果如下：

  
而如果我们使用带有“-”的符号来表示 don’t-care,并用VHDL编写代码：
 
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL;
 
ENTITY priority IS
 port(
    datain: in std_logic_vector (3 downto 0);
    z  :  out std_logic_vector (1 downto 0)
  );
END entity priority;
 
architecture metalogic of priority IS
 begin 
    Z<=  "00" when datain="---1" else
    "01" when datain="--10" else
    "10" when datain="-100" else
    "11" when datain="1000" else
  "00" ;
   end architecture metalogic;
 
综合结果如下：

   
在第二个例子中，可以看到由于前三个判断句
z<="00" when datain="---1" else
   "01" when datain="--10" else
   "10" when datain="-100" else
中含有“-”,所以它们的值永远为false.所以生成的电路完全忽略了这三个判断分句，而只对
"11" when datain="1000" else
"00" ;  
做出综合。
上面是对组合逻辑做出的分析，同样我们可以推知：如果含有“-”的判断条件出现在 if else  这样的时序判断分句里面，这样的判断分句相当于无效(null statement)， 那样会出现条件覆盖不完整的情况，因此可能出现 latch 等我们不希望出现的东西。

结论：
综合的时候，对 Don't-care 的比较判断永远为 false.所以，对 don’t-care 的比较判断操作一定要小心，最好把 don’t-care只是限定在仿真阶段。
 
Don't-care可以对其他信号或者变量赋值，而综合工具会自动找出一种消耗资源最少的实现方式来实现。
 
2．Unknown
我们还是使用上面那个Priority Encoder 的程序，只是把“-”代换为“U”.
程序如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL;  

ENTITY priority IS
 port(
    datain: in std_logic_vector (3 downto 0);
    z  :  out std_logic_vector (1 downto 0)
  );
END entity priority;
 
architecture metalogic of priority IS
 begin 
 Z<=  "00" when datain="UUU1" else
    "01" when datain="UU10" else
    "10" when datain="U100" else
    "11" when datain="1000" else
  "00" ;
 
   end architecture metalogic;
而综合的结果和don’t care一样：

 
结论：
综合的时候，对 Unknown的比较判断永远为 false.所以，对 Unknown的比较判断操作一定要小心。
 
Unknown 不可以对其他信号或者变量赋值。如果硬把 unknown 赋给变量或者信号，赋值所在的行完全无效； 
 
 
3．High-impedance
High impedance 对应电路中的高阻态，也就是三态门。和其他两个一样：

(偷个懒，这里直接给出结论了)
结论：
综合的时候，对 High-impedance 的比较判断永远为 false，所以，对High-impedance 的比较判断操作一定要小心。
High-impedance 可以对其他信号或者变量赋值，会形成三态门，但是必须要引入条件判断，比如 if else, case, when….