浅谈IC设计中的位宽不匹配的危害
01 位宽不匹配
verilog编码中，常见的位宽不匹配错误，有赋值左右位宽不匹配（《=，=），比较位宽（》，《，》=，《=）不匹配，计算位宽（+，-）不匹配
位宽不匹配会导致dc之后的网表与预期差异较大，导致功能不正确，通过spyglass lint检测可以发现所有位宽不匹配的情况，而vcs编译只能发现少数连线位宽不匹配的情况。
02 位宽不匹配的危害
下文以比较位宽不匹配为例，讲解位宽不匹配的危害。
注意：
1） 在条件判断中（if语句），不建议使用加减后结果直接进行比较，禁止进行加减运算后与位宽不匹配的数据/变量进行比较。
2） 拼接符号中“{}”，不允许使用加减乘除等运算，综合类软件无法正确判断数据运算结果位宽。数字运算必须先通过wire指定位宽，然后通过assign得到运算结果
错误案例1
如下代码，代码本意是：当cnt0与cnt1之和大于8的时候，count加1。
错误代码中：
比较数据是4’h8，此时综合完成后的网表中，会将cnt0与cnt1之和截位成4bit，再与4’h8比较，如果cnt0与cnt1之和为5’h10000，在此会截位为4’h0000，反而小于4’h8，与预期功能不符
正确代码&推荐代码中：
先定义：wire ［4:0］ cnt_add ; 指定cnt_add位宽为5bit，然后assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;最后与5’h8比较，因为通过wire指定了位宽，所以对于各类综合软件而言都不会发生截位，不会发生错误。
正确代码&不推荐中
直接将4’h8修改为5’h8，也避免了cnt0+cnt1累加截位，但是spyglass lint会报warning，
不推荐。
reg ［3:0］ cnt0 ;
reg ［3:0］ cnt1 ;
reg ［4:0］ count ;
reg ov_nc ;
//-------------case 1-----------------
//wrong code
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（（cnt0+cnt1）》4’h8） //should be 5‘h8
begin
{ov_nc， count} 《= count +1’b1;
end
//right ，but not recommended
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（（cnt0+cnt1）》5’h8） //should be 5‘h8
begin
{ov_nc， count} 《= count +1’b1;
//right code and recommended 正确且推荐
wire ［4:0］ cnt_add ;
assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（cnt_add 》5’h8） // （cnt0+cnt1） is 5 bits
begin
{ov_nc， count} 《= count +1‘b1;
end
错误案例2
note： 拼接符号中“{}”，不允许使用加减乘除等运算，综合类软件无法正确判断数据运算结果位宽。数字运算必须先通过wire指定位宽，然后通过assign得到运算结果。
错误代码中：
{1’b0，（cnt0+cnt1）} ，在if语句（）拼接符号中，综合软件无法识别 （cnt0+cnt1）应该是多少bit，（cnt0+cnt1）可能会是5bit，也可能是4bit。
正确代码&推荐代码中
通过 wire ［4:0］ cnt_add ; assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ; 指定了（cnt0+cnt1）之和为5bit，利用拼接符指定{1‘b0，cnt_add}为6bit，然后与6bit的cnt2比较。
正确代码&不推荐中
通过 wire ［4:0］ cnt_add ; assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ; 指定了（cnt0+cnt1）之和为5bit，但是直接与6bit的cnt2比较，各类综合软件也会正确识别位宽，不会发生截位，但是spyglass lint会报warning，虽然功能正确，但是不推荐。
//-------------case 2-----------------//
reg ［3:0］ cnt0 ;
reg ［3:0］ cnt1 ;
reg ［5:0］ cnt2 ;
//wrong code
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5’b0 ;
end
else if（{1‘b0，（cnt0+cnt1）}《cnt2） //
begin
{ov_nc， count} 《= count +1’b1;
end
//right code and not recommended 正确不推荐
wire ［4:0］ cnt_add ;
assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（cnt_add《cnt2） //
begin
{ov_nc， count} 《= count +1’b1;
end
//right code and recommended 正确且推荐
wire ［4:0］ cnt_add ;
assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（{1’b0，cnt_add}《cnt2） //
begin
{ov_nc， count} 《= count +1‘b1;
end
跨时钟模块错用软复位造成的危害
01 配置信号跨时钟要求使用硬复位
在ic设计中，硬复位用于配置寄存器和配置信号的跨时钟模块。即一个配置信号cfg_mac_mode是由硬复位驱动的，如果要同步到其他时钟域，跨时钟模块需要使用硬复位，而不能使用软复位。
02 配置信号跨时钟错用软复位的危害
而在上电复位过程中，硬复位和软复位一般处于复位状态，需要依次释放，一般先释放硬复位，配置好配置信号，然后才释放软复位。
正确设计：
采用硬复位做为同步跨时钟模块的复位信号，跨时钟同步的配置信号在软复位释放前已经保持稳定，在软复位释放后，数据流进入模块的时候，不会随数据流一块跳变。
错误设计：
采用软复位做为同步跨时钟模块的复位信号，只有当软复位释放后才能变成我们期待的值，因此，在软复位释放后，数据流进入模块的时候，同步后的配置信号会随数据流一块跳变，造成功能错误。
来源：
https://blog.csdn.net/icxiaoge/article/details/93305256
https://blog.csdn.net/icxiaoge/article/details/102632152
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位宽不匹配会导致dc之后的网表与预期差异较大，导致功能不正确，通过spyglass lint检测可以发现所有位宽不匹配的情况，而vcs编译只能发现少数连线位宽不匹配的情况。
02 位宽不匹配的危害
下文以比较位宽不匹配为例，讲解位宽不匹配的危害。
注意：
1） 在条件判断中（if语句），不建议使用加减后结果直接进行比较，禁止进行加减运算后与位宽不匹配的数据/变量进行比较。
2） 拼接符号中“{}”，不允许使用加减乘除等运算，综合类软件无法正确判断数据运算结果位宽。数字运算必须先通过wire指定位宽，然后通过assign得到运算结果
错误案例1
如下代码，代码本意是：当cnt0与cnt1之和大于8的时候，count加1。
错误代码中：
比较数据是4’h8，此时综合完成后的网表中，会将cnt0与cnt1之和截位成4bit，再与4’h8比较，如果cnt0与cnt1之和为5’h10000，在此会截位为4’h0000，反而小于4’h8，与预期功能不符
正确代码&推荐代码中：
先定义：wire ［4:0］ cnt_add ; 指定cnt_add位宽为5bit，然后assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;最后与5’h8比较，因为通过wire指定了位宽，所以对于各类综合软件而言都不会发生截位，不会发生错误。
正确代码&不推荐中
直接将4’h8修改为5’h8，也避免了cnt0+cnt1累加截位，但是spyglass lint会报warning，
不推荐。
reg ［3:0］ cnt0 ;
reg ［3:0］ cnt1 ;
reg ［4:0］ count ;
reg ov_nc ;
//-------------case 1-----------------
//wrong code
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（（cnt0+cnt1）》4’h8） //should be 5‘h8
begin
{ov_nc， count} 《= count +1’b1;
end
//right ，but not recommended
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（（cnt0+cnt1）》5’h8） //should be 5‘h8
begin
{ov_nc， count} 《= count +1’b1;
//right code and recommended 正确且推荐
wire ［4:0］ cnt_add ;
assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（cnt_add 》5’h8） // （cnt0+cnt1） is 5 bits
begin
{ov_nc， count} 《= count +1‘b1;
end
错误案例2
note： 拼接符号中“{}”，不允许使用加减乘除等运算，综合类软件无法正确判断数据运算结果位宽。数字运算必须先通过wire指定位宽，然后通过assign得到运算结果。
错误代码中：
{1’b0，（cnt0+cnt1）} ，在if语句（）拼接符号中，综合软件无法识别 （cnt0+cnt1）应该是多少bit，（cnt0+cnt1）可能会是5bit，也可能是4bit。
正确代码&推荐代码中
通过 wire ［4:0］ cnt_add ; assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ; 指定了（cnt0+cnt1）之和为5bit，利用拼接符指定{1‘b0，cnt_add}为6bit，然后与6bit的cnt2比较。
正确代码&不推荐中
通过 wire ［4:0］ cnt_add ; assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ; 指定了（cnt0+cnt1）之和为5bit，但是直接与6bit的cnt2比较，各类综合软件也会正确识别位宽，不会发生截位，但是spyglass lint会报warning，虽然功能正确，但是不推荐。
//-------------case 2-----------------//
reg ［3:0］ cnt0 ;
reg ［3:0］ cnt1 ;
reg ［5:0］ cnt2 ;
//wrong code
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5’b0 ;
end
else if（{1‘b0，（cnt0+cnt1）}《cnt2） //
begin
{ov_nc， count} 《= count +1’b1;
end
//right code and not recommended 正确不推荐
wire ［4:0］ cnt_add ;
assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（cnt_add《cnt2） //
begin
{ov_nc， count} 《= count +1’b1;
end
//right code and recommended 正确且推荐
wire ［4:0］ cnt_add ;
assign cnt_add = （cnt0+cnt1） ;
always @ （posedge clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）begin
count 《= 5‘b0 ;
end
else if（{1’b0，cnt_add}《cnt2） //
begin
{ov_nc， count} 《= count +1‘b1;
end
跨时钟模块错用软复位造成的危害
01 配置信号跨时钟要求使用硬复位
在ic设计中，硬复位用于配置寄存器和配置信号的跨时钟模块。即一个配置信号cfg_mac_mode是由硬复位驱动的，如果要同步到其他时钟域，跨时钟模块需要使用硬复位，而不能使用软复位。
02 配置信号跨时钟错用软复位的危害
而在上电复位过程中，硬复位和软复位一般处于复位状态，需要依次释放，一般先释放硬复位，配置好配置信号，然后才释放软复位。
正确设计：
采用硬复位做为同步跨时钟模块的复位信号，跨时钟同步的配置信号在软复位释放前已经保持稳定，在软复位释放后，数据流进入模块的时候，不会随数据流一块跳变。
错误设计：
采用软复位做为同步跨时钟模块的复位信号，只有当软复位释放后才能变成我们期待的值，因此，在软复位释放后，数据流进入模块的时候，同步后的配置信号会随数据流一块跳变，造成功能错误。
来源：
https://blog.csdn.net/icxiaoge/article/details/93305256
https://blog.csdn.net/icxiaoge/article/details/102632152
MCU国产替代之路还有多远？便宜好用是王道
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