【原创博文】在FPGA中使用for循环一定浪费资源吗？

渐渐地，发现自己已经习惯于发现细节，喜欢打破常规，真的非常喜欢这种feel。

相信很多人在书上或者博文上都有提出“在FPGA中使用for语句是很占用资源的”的观点，特权同学也不例外。那么，这种观点正确吗？我的答案是：对一半，错一半。在某些情况下，使用for循环也许真的挺占用资源的。但我并不想去探讨这种情况。而是谈谈在另外一些情况下使用for语句的好处。

第一个好处：有时使用for循环不但不会浪费多余的资源，而且可以减少代码量，从而提高编码效率；第二个好处是：方便模块的移植。下面举个移位寄存器的简单例子来说明就一目了然了。假设设计一个深度为16、位宽为8的移位寄存器。

1、基于非for语句的移位寄存器电路设计如下：

module shift_register #(     parameter   DATA_WIDTH  = 8 ) (     input                       clk,     input   [DATA_WIDTH-1:0]    din,     output  [DATA_WIDTH-1:0]    dout ); //--------------------------------------------- reg         [DATA_WIDTH-1:0]    mem     [0:15]; always @(posedge clk) begin     mem[0 ] <= din;     mem[1 ] <= mem[0 ];     mem[2 ] <= mem[1 ];     mem[3 ] <= mem[2 ];     mem[4 ] <= mem[3 ];     mem[5 ] <= mem[4 ];     mem[6 ] <= mem[5 ];     mem[7 ] <= mem[6 ];     mem[8 ] <= mem[7 ];     mem[9 ] <= mem[8 ];     mem[10] <= mem[9 ];     mem[11] <= mem[10];     mem[12] <= mem[11];     mem[13] <= mem[12];     mem[14] <= mem[13];     mem[15] <= mem[14]; end assign  dout = mem[15]; endmodule

综合后资源消耗为：

2、基于for语句的移位寄存器电路设计如下：

module shift_register_for #(     parameter   DATA_WIDTH  = 8,     parameter   SHIFT_LEVEL = 16 ) (     input                       clk,     input   [DATA_WIDTH-1:0]    din,     output  [DATA_WIDTH-1:0]    dout ); //------------------------------------------------------- reg         [DATA_WIDTH-1:0]    mem     [0:SHIFT_LEVEL-1]; always @(posedge clk) begin : shift_reg     integer     i;     for(i = 0; i < SHIFT_LEVEL-1; i = i + 1)         mem[i+1] <= mem[i];     mem[0] <= din; end assign  dout = mem[SHIFT_LEVEL-1]; endmodule

综合后资源消耗为：

通过对比，两者消耗资源一样，但使用for语句可大大减少代码量。在这里，我问大家一个问题，如果我想要一个深度为40、位宽为8的移位寄存器，怎么办？对基于for语句的移位寄存器很容易实现，只要将SHIFT_LEVEL=16改为SHIFT_LEVEL=40就可以了；而对于没有使用for语句的移位寄存器并没有快捷的修改方法，只能乖乖地按部就班了，如下所示：

module shift_register #(     parameter   DATA_WIDTH  = 8 ) (     input                       clk,     input   [DATA_WIDTH-1:0]    din,     output  [DATA_WIDTH-1:0]    dout ); //-------------------------- reg         [DATA_WIDTH-1:0]    mem     [0:15]; always @(posedge clk) begin     mem[0 ] <= din;     mem[1 ] <= mem[0 ];     mem[2 ] <= mem[1 ];     mem[3 ] <= mem[2 ];     mem[4 ] <= mem[3 ];     mem[5 ] <= mem[4 ];     mem[6 ] <= mem[5 ];     mem[7 ] <= mem[6 ];     mem[8 ] <= mem[7 ];     mem[9 ] <= mem[8 ];     mem[10] <= mem[9 ];     mem[11] <= mem[10];     mem[12] <= mem[11];     mem[13] <= mem[12];     mem[14] <= mem[13];     mem[15] <= mem[14];     mem[16] <= mem[15];     mem[17] <= mem[16];     mem[18] <= mem[17];     mem[19] <= mem[18];     mem[20] <= mem[19];     mem[21] <= mem[20];     mem[22] <= mem[21];     mem[23] <= mem[22];     mem[24] <= mem[23];     mem[25] <= mem[24];     mem[26] <= mem[25];     mem[27] <= mem[26];     mem[28] <= mem[27];     mem[29] <= mem[28];     mem[30] <= mem[39];     mem[31] <= mem[30];     mem[32] <= mem[31];     mem[33] <= mem[32];     mem[34] <= mem[33];     mem[35] <= mem[34];     mem[36] <= mem[35];     mem[37] <= mem[36];     mem[38] <= mem[37];     mem[39] <= mem[38]; end assign  dout = mem[39]; endmodule

由此，使用for语句的移位寄存器很方便移植。

总结：在一些情况下，适当使用for语句不但可以节省设计的时间，还有利于设计的移植。

 招聘信息