关于verilog中if与case语句不完整产生锁存器的问题



  http://www.eefocus.com/guoke1993102/blog/14-04/302739_882d2.html

在很多地方都能看到，verilog中if与case语句必须完整，即if要加上else,case后要加上default语句，以防止锁存器的发生，接下来就来说说其中原因。

  一，什么是锁存器？锁存器与触发器的区别。

  锁存器与触发器最大的区别在于，锁存器是电平触发，而触发器是边沿触发。锁存器在不锁存数据时，输出随输入变化；但一旦数据锁存时，输入对输出不产生任何影响。

二，为什么语句的不完整会导致锁存器的产生？

  语句不完整即有某些情况的输入对输出无任何影响，根据锁存器的特征，反映到硬件电路即会产生锁存器。

  举例说明：

 

                              图一                                                                             图二

  这是一段简单的组合逻辑代码。图一是缺少default的case语句，图二是完整的case语句。

 图一综合后的的RTL级电路为

  即产生了锁存器，而且ISE也会给出警告：

而图二完整的case语句综合后的RTL级电路为：

 

产生的是普通的门电路，且警告消失。

三，为什么要避免产生锁存器？

关于这个问题，我在网上看到很多资料说是因为锁存器对毛刺敏感。但其实不是这个原因，因为在组合电路中，即便语句完整了，也会对毛刺敏感。而如果你加一个时钟变为时序电路的话，即便你的语句不完整，产生了锁存器（其实在时序电路中，即便语句不完整，也不会产生锁存器），那么也不会对毛刺敏感。

真正的原因在于FPGA中根本没有锁存器这种东西，也就是说，如果你产生了锁存器的话，将耗费更多的资源来构成它。

还有一个原因就是不利于时序路径的分析（关于这点我还不懂，待日后更深入的学习再解释）。

四，只要语句完整就不会有锁存器吗？

在很多情况下，我们希望某个值保值其原有值，既不一定是0，也不一定是1，只需要保持。比如下面代码：

always @ (a or data_in)
    if(a) data_out=data_in;
    else data_out=data_out;

这个时候if/else文件是完整，但是依然产生了锁存器，因为我们这个电路所描述的功能就是一个锁存器。其实语句不完整和else data_out=data_out;是一样的。在这里，我所希望的就是保持数值，但这种情况可以通过增加一个寄存器来保持，也不应该生成一个锁存器。

最后，锁存器只存在于组合电路中，在时序电路上是不存在的。

以上总结参考了网上很多人的文章，在此表示感谢，而且对这个问题我还有不明白之处，恳请大家批评指正。