军用FPGA软件 Verilog语言的编码准测之三态缓冲器和运算符

语言 ：Verilg HDL
EDA工具：ISE、Vivado、Quartus II

• 关键词： 安全子集，Verilog HDL,编码准则 ,三态缓冲器 、运算符

一、引言

本文学习军用可编程逻辑器件软件 Verilog 语言编程安全子集，标准准则分为强制准则和建议准则，强制准则在Verilog编程中应该遵循，建议准则在Verilog编程中可参考执行。本次分享 三态缓冲器和运算符的国军标verilog语言标准准则。

二、基本编程规范之三态缓冲器

强制准则1—禁止组合逻辑电路的输出作为三态缓冲器的使能端

违背示例：

module top( en1,en2，din,dout)
input en1;
input en2;
input din; output reg dout; always@(en1,en2,din)  beginif( en1 & en2)       //违背dout<= din ; else out1 <= 1'bz;  
endendmodule

强制准则2—禁止使用内部三态

强制准则3—避免将双向端口直接连接输入端口或输出端口

违背示例：

module top(  din,  dout,data )
input din;
inout data;
output dout; 
wire dout ; 
wire dataassign  data = din;   //违背...
endmodule

三、基本编程规范之运算符

强制准则1----关系操作符左边与右边的数据位宽必须一致

违背示例：

 wire[7:0] w_slot_a;wire[5:0] w_slot_b;wire[7:0] w_slot_c;wire[7:0] w_or ;
assign w_or = (w_slot_a <= w_slot_b) ? w_slot_a : w_slot_c ; //违背

遵循示例：

 wire[7:0] w_slot_a;wire[7:0] w_slot_b;wire[7:0] w_slot_c;wire[7:0] w_or ;
assign w_or = (w_slot_a <= w_slot_b) ? w_slot_a : w_slot_c ; //遵循

强制准则2----位操作符左边与右边的数据位宽必须一致

违背示例：

 wire[7:0] w_slot_a;wire[5:0] w_slot_b;wire[7:0] w_or ;
assign w_or = w_slot_a | w_slot_b; //违背

遵循示例：

 wire[7:0] w_slot_a;wire[7:0] w_slot_b;wire[7:0] w_or ;
assign w_or = w_slot_a | w_slot_b; //遵循

强制准则3----禁止在算术表达式中同时出现无符号数和有符号数

违背示例：

module add(din1,din2, dout1);
input signed[1:0]  din1;
input[1:0] din2;
output[2:0] dout; reg[2:0] dout； always@(din1 or din2  )   begindout  = {din1[1],din1} + {1'b0,din2}; //违背
endendmodule

遵循示例：

module add(din1,din2, dout1);
input [1:0]  din1;
input[1:0] din2;
output[2:0] dout; reg[2:0] dout； always@(din1 or din2  )   begindout  = {1'b0,din1} + {1'b0,din2}; //违背
endendmodule

强制准则4----禁止在关系表达式中使用包含“x”或者“z”的值

违背示例：

if( temp > 2'bzz)

强制准则5—禁止在算术操作时使用包含 “x” 或者“z ”的值

违背示例：

reg[1:0] data1 ; 
reg[1:0] data2 ; always@( posedge clk_40m) 
if( !rst_n)data2 <= data1 + 1'bx ; //违背
else data2 <= data1 ; 

强制准则6–在数值<位宽×进制×数字>表示中，数值位宽必须与数值的实际位宽一致

违背示例：

reg[3:0] temp; always@( posedge clk_40m) 
if( !rst_n)temp<= 2'd10 ; //违背

遵循示例：

reg[3:0] temp; always@( posedge clk_40m) 
if( !rst_n)temp<= 4'd10 ; //遵循

强制准则7–禁止算术运算结果出现位宽溢出

违背示例：

wire[7:0] temp; 
wire[7:0] temp1; 
wire[7:0] temp2; 
assign  temp = temp1 + temp2 ; //违背

遵循示例：

wire[8:0] temp; 
wire[7:0] temp1; 
wire[7:0] temp2; 
assign  temp = {1'b0,temp1}+ {1'b0,temp2}; 

建议准则8–避免在向量运算中使用逻辑运算符

违背示例：

reg[7:0] data1; 
reg[7:0] data2; 
wire[7:0] out_reg; 
assign  out_reg= data1 &&  data2; //违背

建议准则9–建议为parameter 数据和常数指定进制('d,'b,'h,'c) 和位宽

违背示例：

reg[7:0] in11; 
reg      out1; always@( in1)if( in1 == 'b101)//违背out1 = 'b0;//违背else out1 = 'b1 ; //违背

遵循示例：

reg[7:0] in11; 
reg      out1; always@( in1)if( in1 == 3'b101)//遵循out1 = 1'b0;//遵循else out1 = 1'b1 ; //遵循

四、总结

文章详细介绍了军用FPGA软件编程中使用Verilog语言时应遵守的一系列编码规范，特别是针对三态缓冲器和运算符的设计准则。文章中提出的强制准则包括：
基本编程规范之三态缓冲器
强制准则1—禁止组合逻辑电路的输出作为三态缓冲器的使能端
强制准则2—禁止使用内部三态
强制准则3—避免将双向端口直接连接输入端口或输出端口
基本编程规范之运算符
强制准则1----关系操作符左边与右边的数据位宽必须一致
强制准则2----位操作符左边与右边的数据位宽必须一致
强制准则3----禁止在算术表达式中同时出现无符号数和有符号数
强制准则4----禁止在关系表达式中使用包含“x”或者“z”的值
强制准则5—禁止在算术操作时使用包含 “x” 或者“z ”的值
强制准则6–在数值<位宽×进制×数字>表示中，数值位宽必须与数值的实际位宽一致
强制准则7–禁止算术运算结果出现位宽溢出
建议准则8–避免在向量运算中使用逻辑运算符
建议准则9–建议为parameter 数据和常数指定进制('d,'b,'h,'c) 和位宽

文章通过具体的代码示例展示了遵循和违反这些准则的不同情况，强调了遵守这些规范对于确保军用FPGA软件的稳定性和可靠性至关重要。