verilog 中的 DFF 有延迟

Question

我正在尝试实施 nand2tetris project in verilog and am hitting a wall using icarus verilog。在书中，他们是这样实现 DFF 的，q(t) = d(t-1)。当前时间的输出是前一个posedge clk的输入。这是我实现的DFF。

module Dff (
    output reg q,
    input data, clk
);

    reg p;
    reg o;

    always @(posedge clk) begin
        o <= data;
        q <= p;
    end

    always @(negedge clk) begin
        p <= o;
    end

endmodule

这个DFF我直接测试的时候好像没问题。但是当我重新使用它来创建一个位（一个存储单元）时，它变得疯狂了。有趣的是，使用 Icarus Verilog 或 EDAPlayground（使用 VCS）的疯狂是不同的。

module Mux (out, a, b, sel);
    input a, b;
    input sel;
    output reg out;

    assign out = ~sel ? a : b;
endmodule

module Bit (
    output out,
    input data, load, clk
);

    Mux m0(in, out, data, load);
    Dff d0(out, in, clk);
endmodule

Icarus Verilog 输出

 data | load | clk | out
------+------+-----+-----
    0 |    1 |   1 |   x
    0 |    1 |   0 |   x
    1 |    1 |   1 |   x
    1 |    1 |   0 |   x
    0 |    1 |   1 |   1
    0 |    1 |   0 |   1
    0 |    0 |   1 |   0
    0 |    0 |   0 |   0
    1 |    1 |   1 |   0
    1 |    1 |   0 |   0
    0 |    0 |   1 |   0   # !?!?!
    0 |    0 |   0 |   0   # it should be 1 here.

EDAPlayground 输出

 data | load | clk | out
------+------+-----+-----
    0 |    1 |   1 |   x
    0 |    1 |   0 |   x
    1 |    1 |   1 |   x
    1 |    1 |   0 |   x
    0 |    1 |   1 |   1
    0 |    1 |   0 |   1
    0 |    0 |   1 |   0
    0 |    0 |   0 |   0
    1 |    1 |   1 |   1  # !?!?!
    1 |    1 |   0 |   1  # it should be 0 here.
    0 |    0 |   1 |   1
    0 |    0 |   0 |   1

代码可在 EDAPlayground 上测试。

Answer 1

感谢 Uun 和 Greg，这是我解决问题的方法。 code is on EDA playground

DFF 可以更简单。

module Dff (
    output reg q,
    input data, clk
);
    always @(posedge clk) begin
        q <= data;
    end
endmodule

然后测试是罪魁祸首。阻塞分配导致混乱。解决这个问题的一个简单方法是将所有 = 更改为 <=，如下所示：

module Bit_tb;
    reg clk = 0;
    reg data = 0;
    reg load = 1;
    wire out;

    initial begin
        #2
        data <= 1;

        #2
        load <= 0;  // load = 0; /!\ would be blocking before
        data <= 0;  // data = 0; doing this line. /!\

        #2
        $finish;
    end
endmodule

verilog 中的 DFF 有延迟

DFF in verilog with a delay

verilog

flip-flop

nand2tetris

edaplayground

Icarus Verilog 输出

EDAPlayground 输出