原创 FPGA/CPLD设计中的逻辑复制

FPGA/CPLD设计中的逻辑复制<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

    逻辑复制时一种通过增加面积而改善时序条件的优化手段。逻辑复制最常使用的场合时调整信号的扇出。如果某个信号需要驱动后级很多单元，换句话说，也就是其扇出非常大，那么为了增加这个信号的驱动能力，就必须插入很多级Buffer，这样就在一定程度上增加了这个信号的路径延时。这时可以复制生成这个信号的逻辑，用多路同频同相的信号驱动后续电路，使平均到每路的扇出变低，这样不需要插入Buffer就能满足驱动能力增加的要求，从而节约该信号的路径延时。

    先来做个实验吧：

    EX1:

input a,b,c,d;

input sel;

output dout;

assign dout = sel ? (a+b)c+d);

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    从综合出来的RTL视图来看，ADDER内部应该是使用了两个加法器，分别做好了（a+b）和（c+d）的运算，然后把结果送到后端2选1选择器的输入，所以此代码的设计时综合出了两个加法器和一个2选1选择器。

    EX2:

input a,b,c,d;

input sel;

output dout;

wire ab,cd;

assign ab = sel ? a:c;

assign cd = sel ? b:d;

assign dout = ab+cd;

    从这个视图看出，综合出来的斯两个2选1选择器和一个加法器。相比较两个不同的设计语法（其目的是一样的），EX1占用的资源多一些，但是速度快些；而EX2恰恰时相反。

    相对于EX2来说，我们似乎更倾向于这种设计方式，因为它节约资源。但是另一方面来说，EX1就是一种逻辑复制的设计方法，因为本来我们在这个设计中只要一个加法器就可以了（如EX2），但是为了加快速度，我们就需要逻辑复制这个设计方法（如EX1），这个实验中就是利用两个加法器，用增加面积为代价换来了速度。从另一个角度说，逻辑复制也可以说是面积换速度的一个特例。

    需要说明的时，现在很多综合工具都可以自动设置最大扇出值，如果某个信号的扇出值大于最大扇出值，则该信号将会自动被综合工具复制。