淺析SpinalHDL中Pipeline中的復位定制

之前有系列文章介紹了SpinalHDL中Pipeline的使用，最近在一個功能模塊中真實的使用了這個lib。雖然在使用上基于Flow/Stream的抽象已基本滿足大多數使用場景，但在FPGA端有時為了優化時序往往不得不做一些邏輯打散，此時發現Pipeline中的標準化組件就有點難以滿足需求了。

》舉個例子

考慮下面的一個使用pipeline簡單的邏輯代碼：

這是一個很簡單的邏輯，port_in打兩拍輸出至port_out。邏輯里有這樣一個動作需求：

當port_out.valid為高且port_out.data1為true時，checked為真

這里checked輸出為一個組合邏輯，如果外部在使用時還需要其他許多類似的條件那么就有可能會對時序收斂帶來困難了(這里僅用來舉個例子闡述這種類似的需求)。

那么也許想當然的將checked的判斷條件聲明一個Stageable變量在stage1中完成判斷，stage2中直接使用，就像這么來做：

如此，我們將組合邏輯前移，checked輸出為時序邏輯?？此仆昝朗前伞?

然而，如果你在VCS仿真器里仿真你會發現，checked可能剛一上電就是高電平導致后續邏輯異常。其原因就是cond_matched沒有賦初值。

在pipeline的架構里，在Connection中實現了不同Stage之間的連接，其中也包含了時序協議的實現。以這里我們調用的M2S為例：

其將valid聲明為Reg并賦給初始值False，然而對于payload僅聲明為寄存器并未賦初值。

由于有valid信號指示，paylaod不賦初值無可厚非，奔著控制路徑添加復位，數據路徑不添加復位的原則，這里并沒有問題。然而我們在針對一些時序優化的場景需要將部分paylaod賦初值，這里就不太符合我們的需求了。

》M2SExt

既然滿足不了需求，那就擴展。這里的實現可能略顯丑陋，但能解決問題。Stageable類型在Pipeline中例化為對象時會以我們聲明的Stageable變量名作為結尾，我們只需在M2S的on實現基礎上添加匹配規則即可。由于M2S是Class不可繼承，這里重新定義了一個M2SExt來實現：

caseclassM2SExt(collapse: Boolean= true,
holdPayload: Boolean= false,
flushPreserveInput: Boolean= false) extendsConnectionLogic {
val initMap = LinkedHashMap[String, Data]()

def addInitValue[T <: Data](target: Stageable[T], initValue: T) = {
????initMap.update(target.getName(), initValue)
??}

??def on(m: ConnectionPoint,
?????????s: ConnectionPoint,
?????????flush: Bool, flushNext: Bool, flushNextHit: Bool,
?????????throwHead: Bool, throwHeadHit: Bool) = new?Area {

????s.valid.setAsReg() init (False)
????s.payload.foreach(_.setAsReg())


????m.ready match {
??????case?null?=>
s.valid := m.valid
(s.payload, m.payload).zipped.foreach(_ := _)
caser=>{
if(flush != null&& flushPreserveInput) s.valid clearWhen (flush)
if(throwHead != null) s.valid clearWhen (throwHead)
when(r) {
s.valid := m.valid
}
when(if(holdPayload) m.valid && r elser) {
(s.payload, m.payload).zipped.foreach(_ := _)
}
}
}


if(flush != null&& !flushPreserveInput) s.valid clearWhen (flush)
if(flushNext != null&& !flushPreserveInput) s.valid clearWhen (flushNext && s.ready)
if(flushNextHit != null) flushNextHit := True

// assert(!(flushNext != null && flushPreserveInput))

if(m.ready != null) {
m.ready := s.ready
if(collapse) m.ready setWhen (!s.valid)
}

Component.current.addPrePopTask(()=>{
s.payload.foreach(paylaod=>{
initMap.foreach { case(signalEndName, initValue) =>{
if(paylaod.getName().endsWith(signalEndName)) {
paylaod.init(initValue)
}
}
}
})

})
}

這里為M2S定義了一個addInitValue方法，從而能使得我們能夠為某個ConnectionLogic中制定的Stageable映射電路對象添加復位值。在on實現函數最后通過添加PrePopTask來遍歷搜索當前ConnectionLogic中對應的payload并賦初始值。

最終我們可以在實現里如此：

stage1To2Connection通過調用addInitValue來為cond_matched添加復位值，以此滿足需求：

pipe_stage2_cond_matched添加復位控制。

審核編輯：劉清