iCEstick + yosys-使用全局设置/重置（GSR）

Question

这可能是一个iCEstick问题，而不是yosys问题，但是由于我使用的是Icestorm工具链，所以在这里提出了问题。

我想指定设计的启动行为，互联网上的各个地方似乎都同意这种启动行为与通常命名的rst信号有关。对于我来说，这种信号的来源并不明显，所以我深入研究了通电序列。当前的理解来自本文档中的图2 。

CDONE器件将其拉高后，所有内部寄存器均已复位为某个初始值。现在，我已经找到了大量关于每种类型的触发器或硬IP如何接收复位信号并对其内部状态进行处理的点阵文档，但我仍然不太了解如何指定这些状态（或甚至只知道它们是什么，所以我可以使用它们）。

例如，如果我想在通电后（且仅在通电后）将LED高电平显示1秒钟，那么我想在此复位信号（无论它是什么）禁用后启动一个计数器。

在ice40系列数据表和Lattice站点上浏览时，我找到了有关使用Global Set / Reset信号的文档。我确认GSR在系列数据表中对此进行了提及，该数据表在第2-3页的“时钟/控制分配网络”下引用。全局复位信号似乎可由全局缓冲器之一使用，GBUF[0-7]并且可以通过全局/高扇出分配网络路由到所有LUT（最多4个）。

这似乎和我追求的完全一样，但是我找不到有关如何在设计中使用此信息的其他信息。有关使用GSR的文档指出，您可以像这样实例化本机GSR组件：

GSR GSR_INST (.GSR (<global reset sig>));

但是我不能说这是否只是为了模拟。我在这里完全是朝错误的方向前进还是只是缺少一些东西？我对FPGA和硬件没有足够的经验，因此我的整个方法完全有缺陷。

Answer 1

我不确定该GSR文件是否实际上与iCE40有关。莱迪思iCEcube工具有趣地接受GSR单元的实例，但似乎只是将它们视为恒定的零驱动器。在iCE40 sim库中也没有针对GSR单元类型的仿真模型，在Lattice提供的iCE40技术库文档中也没有对此模型的描述。

此外，我已经使用晶格工具构建了以下两种设计，除了生成的比特流文件的“注释字段”中的时间戳之外，生成的比特流是相同的！（此测试是使用Lattice LSE作为综合工具而不是Synplify进行的。由于某种原因，我无法使Synplify在我的计算机上运行，​​并在一年多前放弃了这样做。）

这是我使用的第一个测试设计：

module top (
    input clk,
    output rst,
    output reg val
);
    always @(posedge clk, posedge rst)
        if (rst)
            val = 1;
        else
            val = 0;

    GSR GSR_INST (.GSR (rst));
endmodule

这是第二个测试设计：

module top (
    input clk,
    output rst,
    output val
);
    assign val = 0, rst = 0;
endmodule

鉴于此结果，我认为可以肯定地说，晶格工具只是忽略了iCE40设计中的GSR单元。（也许是为了与其他FPGA系列兼容？）

那么，如何产生第一个信号呢？例如，以下是一个简单的重置生成器，resetn它在前15个周期内置为有效（拉低）：

input clk;
...

wire resetn;
reg [3:0] rststate = 0;
assign resetn = &rststate;
always @(posedge clk) rststate <= rststate + !resetn;

（IceStorm流确实支持寄存器的任意初始化值，而晶格工具会忽略初始化值，只是将所有FF初始化为零。因此，如果您希望设计在工具之间可移植，建议仅将regs初始化为零。 ）

如果使用的是PLL，则习惯上使用PLL LOCK输出来驱动resetn信号。不幸的是，“ iCE40 sysCLOCK PLL设计和使用指南”没有说明所生成的LOCK信号是否已经与所生成的时钟同步，因此，将其与时钟同步以避免出现亚稳态问题是一个好主意：

wire clk, resetn, PLL_LOCKED;
reg [3:0] PLL_LOCKED_BUF;
...

SB_PLL40_PAD #( ... ) PLL_INST (
  ...
  .PLLOUTGLOBAL(clk),
  .LOCK(PLL_LOCKED)
);

always @(posedge clk)
    PLL_LOCKED_BUF <= {PLL_LOCKED_BUF, PLL_LOCKED};

assign resetn = PLL_LOCKED_BUF[3];

关于全局网络的使用：您可以通过全局网络（使用SB_GB原语）显式地路由resetn信号，但是使用IceStorm流，arachne-pnr将自动路由一个设置/重置信号（当被多个FF使用时） ）（如果有可用的全球网络）。