IC設計錯誤案例001：位寬不比對的錯誤

1、位寬不比對

Verilog編碼中，常見的位寬不比對錯誤，有指派左右位寬不比對（<=,=），比較位寬（>,<,>=,<=）不比對，計算位寬（+，-）不比對

位寬不比對會導緻DC之後的網表與預期差異較大，導緻功能不正确，通過spyglass lint檢測可以發現所有位寬不比對的情況，而vcs編譯隻能發現少數連線位寬不比對的情況。

2、位寬不比對的危害

下文以比較位寬不比對為例，講解位寬不比對的危害。

注意：

1) 在條件判斷中（if語句），不建議使用加減後結果直接進行比較，禁止進行加減運算後與位寬不比對的資料/變量進行比較。

2) 拼接符号中“{}”，不允許使用加減乘除等運算，綜合類軟體無法正确判斷資料運算結果位寬。數字運算必須先通過wire指定位寬，然後通過assign得到運算結果

錯誤案例1

如下代碼，代碼本意是：當cnt0與cnt1之和大于8的時候，count加1。

錯誤代碼中：

比較資料是4’h8,此時綜合完成後的網表中，會将cnt0與cnt1之和截位成4bit，再與4’h8比較，如果cnt0與cnt1之和為5’h10000,在此會截位為4’h0000，反而小于4’h8,與預期功能不符

正确代碼&推薦代碼中：

先定義：wire [4:0] cnt_add ; 指定cnt_add位寬為5bit，然後assign  cnt_add  = (cnt0+cnt1) ;最後與5’h8比較，因為通過wire指定了位寬，是以對于各類綜合軟體而言都不會發生截位，不會發生錯誤。

正确代碼&不推薦中

直接将4’h8修改為5’h8，也避免了cnt0+cnt1累加截位，但是spyglass lint會報warning，

不推薦。

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  正确且推薦
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 
           

錯誤案例2

NOTE: 拼接符号中“{}”，不允許使用加減乘除等運算，綜合類軟體無法正确判斷資料運算結果位寬。數字運算必須先通過wire指定位寬，然後通過assign得到運算結果。

錯誤代碼中：

{1'b0,(cnt0+cnt1)} ，在if語句（）拼接符号中，綜合軟體無法識别 (cnt0+cnt1)應該是多少bit，(cnt0+cnt1)可能會是5bit，也可能是4bit。

正确代碼&推薦代碼中

通過 wire [4:0] cnt_add ;  assign  cnt_add  = (cnt0+cnt1) ; 指定了(cnt0+cnt1)之和為5bit，利用拼接符指定{1'b0,cnt_add}為6bit，然後與6bit的cnt2比較。

正确代碼&不推薦中

通過 wire [4:0] cnt_add ;  assign  cnt_add  = (cnt0+cnt1) ; 指定了(cnt0+cnt1)之和為5bit，但是直接與6bit的cnt2比較，各類綜合軟體也會正确識别位寬，不會發生截位，但是spyglass lint會報warning，雖然功能正确，但是不推薦。

//-------------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  正确不推薦
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  正确且推薦
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