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09/15 20:00

IC工程師掌握「Verilog」高階技能！非阻塞賦值、時序控制與低功耗設計

Verilog不僅是初學者設計數位電路的入門工具，對於資深工程師來說，它還提供了更高階的設計技巧與功能，使得更複雜的系統設計成為可能。以下是幾項深入掌握Verilog的重要技能。

1. 非阻塞與阻塞賦值

理解阻塞（`=`）與非阻塞（`<=`）賦值的區別是Verilog中關鍵的進階技能之一。阻塞賦值在程序中的執行順序是嚴格依照代碼順序，而非阻塞賦值則允許平行運算，這對於描述時序邏輯（如觸發器和暫存器）非常重要。錯誤使用這兩種賦值方式可能導致設計中的模擬與實際硬體行為不一致。

注意#小教室來嘍

＃阻塞賦值：常用於組合邏輯

＃非阻塞賦值：適用於時序邏輯

2. 時序約束、多時鐘域設計

高階數位電路通常涉及多個時鐘域，這需要工程師深刻理解「時序約束、跨時鐘域信號傳輸」。Verilog可以幫助描述和處理多時鐘域的設計，但你需要小心避免「時序錯誤、（timing violation）和準穩態（metastability）」問題。學習如何使用同步器（synchronizer）來安全處理跨時鐘域信號是設計穩定系統的必要技能。

3. 測試平台與自動化驗證

Verilog的一大優勢其強大的模擬能力。進階Verilog設計者需要掌握如何建立功能強大的測試平台（testbench）。這包括「隨機測試、覆蓋率驅動測試、約束隨機化」。Verilog的功能允許你撰寫自動化驗證模組來測試電路的各種運行情況，以確保設計的可靠性。

4.參數化設計與可重用性

高效Verilog設計應該具有靈活性和可重用性。透過使用**參數化模組**（parameterized modules），你可以在不改變原始設計的情況下修改模組的尺寸和功能。這種設計技巧在複雜系統設計中，尤其是當設計多個相似模組時，極具價值。

5. Verilog與SystemVerilog的擴展

學習Verilog的高階功能後，進一步了解「SystemVerilog」也是必要的。SystemVerilog是Verilog的擴展語言，增強了面向對象設計、斷言驅動設計（Assertions）和更高階的驗證功能。掌握SystemVerilog可以顯著提升你的數位設計能力。

6. 低功耗設計技巧

隨著現代設備對能源效率的要求不斷提高，學習如何利用Verilog進行低功耗設計也成為進階技能之一。這包括設計「時鐘門控（clock gating）、電源域劃分（power domain partitioning）等技術」，以降低系統能耗。

深入掌握Verilog不僅僅是理解其基本語法，還需學會高階技術，如時序控制、多時鐘域設計、自動化驗證與參數化設計等。這些技能將幫助你在設計複雜數位系統時更加高效和精確，同時進一步探索SystemVerilog等擴展語言，提升數位設計的競爭力。