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nvdla epython用于自动生成状态机编码的实例

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了nvdla epython用于自动生成状态机编码的实例，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含4588字，纯文字阅读大概需要7分钟。

内容图文

英伟达深度学习加速器开源项目nvdla（NVIDIA Deep Learning Accelerator）中用到了一个python脚本epython。源代码地址：https://github.com/nvdla/hw/blob/master/tools/bin/epython 。epython全称embeded python utility，简单地说，就是用来预处理verilog文件中嵌入的python脚本。利用python语法的简洁性，来自动生成一些重复的、有规律的代码。

 

提出问题

我们在写Verilog代码时，状态机的编码一般是由parameter定义，如下：

?localparam?IDLE? =?3'd0;
localparam?START?=?3'd1;
...
localparam?START?=?3'd7;

如果中间需要插入一个新状态，就可能要修改两部分。一是位宽可能加1，二是新插入的后面所有的状态都需要加1。

二进制、十进制、十六进制，可以利用Vim或Emacs列编辑、数据填充、格式化来重新编码。如果是格雷码或者独热码就会麻烦很多。

那么有没有一种比较简便的方法呢？

 

epython的一个应用

我们知道epython可以让verilog中嵌入python脚本，那么我们可以写一个脚本来做这个事情。

假设我们有若干个状态，用python的列表来描述就是：

st = ['IDLE', 'START', 'NEW', ‘DO_SOMETHING’， 'DONE']

那么我们是否可以仅跟据这个列表来自动产生localparam的定义呢？我们的目标是下面这个样子：

st?=?['IDLE',?'START',?'NEW',?'DO_SOMETHING'，?'DONE']
stat_gen()?

我的方法步骤如下：

1. 计算列表长度，也就是状态个数stat_num

2. 计算状态编码的位宽，log2(stat_num)，再向上取整

3. 把0, ...,  stat_num-1进行编码转换，转成二、十、十六进制、gray、onehot等

4. 格式化输出

是不是很简单？

为了verilog中的嵌入python的简洁，我把主要的实现过程放在了python的module里，再import进来。最终手写verilog代码如下：

?//:|?import?vloglib
//:|??
//:|?st?=?['IDLE',?'FULL',?'WIN',?'PROT',?'WR_FULL',?'WR_WIN']
//:|?vloglib.stat_gen(st,?'bin')
//:|?
//:)?epython:?generated_beg
//:)?epython:?generated_end
?

执行epython后，如下：

?//:|?import?vloglib
//:|??
//:|?st?=?['IDLE',?'START',?'NEW',?'DO_SOMETHING',?'DONE']
//:|?vloglib.stat_gen(st,?'bin')
//:|?
//:)?epython:?generated_beg?(DO?NOT?EDIT?BELOW)
??localparam?IDLE?????????=?3'b000;
??localparam?START????????=?3'b001;
??localparam?NEW??????????=?3'b010;
??localparam?DO_SOMETHING?=?3'b011;
??localparam?DONE?????????=?3'b100;
//:)?epython:?generated_end?(DO?NOT?EDIT?ABOVE)

格雷码效果如下：

//:|?import?vloglib
//:|??
//:|?st?=?['IDLE',?'START',?'NEW',?'DO_SOMETHING',?'DONE']
//:|?vloglib.stat_gen(st,?'gray')
//:|?
//:)?epython:?generated_beg?(DO?NOT?EDIT?BELOW)
??localparam?IDLE?????????=?3'b000;
??localparam?START????????=?3'b001;
??localparam?NEW??????????=?3'b011;
??localparam?DO_SOMETHING?=?3'b010;
??localparam?DONE?????????=?3'b110;
//:)?epython:?generated_end?(DO?NOT?EDIT?ABOVE)

独热码效果如下：

//:|?import?vloglib
//:|??
//:|?st?=?['IDLE',?'START',?'NEW',?'DO_SOMETHING',?'DONE']
//:|?vloglib.stat_gen(st,?'onehot')
//:|?
//:)?epython:?generated_beg?(DO?NOT?EDIT?BELOW)
??localparam?IDLE?????????=?5'b00001;
??localparam?START????????=?5'b00010;
??localparam?NEW??????????=?5'b00100;
??localparam?DO_SOMETHING?=?5'b01000;
??localparam?DONE?????????=?5'b10000;
//:)?epython:?generated_end?(DO?NOT?EDIT?ABOVE)

是不是效果还可以？

 

vloglib.py代码分析

代码如下：

import?os
import?sys
import?re
import?math
import?bin2gray2bin

def?stat_gen(l_stat,?code='dec'):
????#calc?bit?width
????stat_num?=?len(l_stat)
????bit_width?=?math.ceil(math.log2(stat_num))

????#get?the?max?lenght?of?strings?in?list
????l?=?[len(i)?for?i?in?l_stat]
????maxlenth?=?max(l)

????#print?verilog?code
????for?i?in?range(len(l_stat)):
????????n?=?'??localparam?{}'.format(l_stat[i]).ljust(13?+?maxlenth)
????????c?=?''

????????if?code?==?'bin':
????????????t?=?'{:b}'.format(i)
????????????t?=?t.rjust(bit_width,?'0')
????????????c?=?'?=?{}\'b{};'.format(bit_width,?t)

????????elif?code?==?'dec':
????????????c?=?'?=?{}\'d{};'.format(bit_width,?i)

????????elif?code?==?'hex':
????????????t?=?'{:x}'.format(i)
????????????t?=?t.rjust(math.ceil(bit_width/4),?'0')
????????????c?=?'?=?{}\'h{};'.format(bit_width,?t)

????????elif?code?==?'gray':
????????????t?=?'{:b}'.format(i)
????????????t?=?t.rjust(bit_width,?'0')
????????????t?=?bin2gray2bin.bin2gray(t,?bit_width)
????????????c?=?'?=?{}\'b{};'.format(bit_width,?t)

????????elif?code?==?'onehot':
????????????if?i?==?0:
????????????????t?=?'0'?*?(stat_num?-?1)?+?'1'
????????????else:
????????????????t?=?t[1:]?+?'0'
????????????c?=?'?=?{}\'b{};'.format(stat_num,?t)

????????print(n?+?c)

要点：

  • math是数学库，使用了log2()和ceil()两个函数来计算位宽

  • string的ljust(len)是指定宽度len，左对齐，不足的用空格填充。len由状态字符串的最大长度决定。

  • 二、十、十六进制可以用sting.format()来格式化，再rjust(len)右对齐，填充‘0’

  • 格雷码调用了一个第三方库bin2gray2bin

  • 独热码采用字符串序列的拼接，来实现左移的效果

源码下载

下载地址：

https://github.com/chenfengrugao/vloglib

或者

git clone https://github.com/chenfengrugao/vloglib.git

 

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的nvdla epython用于自动生成状态机编码的实例全部内容，希望文章能够帮你解决nvdla epython用于自动生成状态机编码的实例所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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来源：【匿名】