关于FPGA中锁存器的生成：if语句和case语句的完整性影响

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锁存器（Latch）是数字逻辑电路中很重要的一种基本电路，常见的锁存器包括三个端口：数据输入口、数据输出口、使能端。当使能端为高电平时，输入口的数据直接送到输出口，此时输入输出口可以看成是直接连通的；当使能端为低电平时，输出口的数据保持之前的数据不变，无论输入口的数据怎么变化，输出都保持不变，就是把原来的状态锁存下来了（所以才叫锁存器）。锁存器与触发器的区别在于：**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。

数字电路设计中，不规范的描述语言，往往会产生意想不到的锁存器，导致综合出的数字电路出现逻辑错误。

在数字电路中，产生意外的锁存器的情况一般有以下两种：

1、if…else…语句结构中没有else

是不是在所有情况下，只要if后边没有else就会产生锁存器呢？

(1)缺少else时，先看时序电路代码和RTL图：

没有else时，再看组合逻辑电路代码和RTL图：

小结：

（1）缺少else时，时序电路的RTL图生成的是一个FDRE，即D型触发器，没有生成锁存器。

（2）缺少else时，组合逻辑电路的RTL图中生成了一个LDCE，即带异步复位的锁存器。

(2) if…else…完整时，先看时序电路代码和RTL图：

再看组合逻辑电路代码和RTL图：

小结：

（1）if…else,结构完整时，时序电路的RTL图生成的还是一个FDRE，即D型触发器，与没有else时结果一样。

（2）if…else,结构完整时，组合逻辑电路的RTL图中生成了一个LUT2，即查找表，不再生成锁存器了。

结论：

在时序电路中，if…else…结构完整与否对是否生成锁存器没有关系

在组合逻辑电路中，if…else…结构完整与否，直接影响组合逻辑电路是否生成锁存器。

在组合逻辑电路中，if…else…结构不完整时会导致电路生成不必要的锁存器，可能会导致综合出的组合逻辑电路的逻辑是错误的。

2、case结构中的分支没有包含所有情况且没有default语句、

此种情况经测试，与if…else…结构是否完整的结果是一样的。此处就省略去一万个字了。

因此，在设计组合逻辑电路时，要注意将 if…else… 结构中的else写完整，case结构中一定要加上default语句，这样可以减少综合出锁存器的可能性。

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