IC设计错误案例001：位宽不匹配的错误

1、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。

2、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