通过RTL电路深入理解阻塞赋值和非阻塞赋值的区别

原文链接：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_6c7b6f030101hl9t.html

稍微接触过Verilog HDL的都对阻塞与非阻塞赋值略知一二，也是我们经常强调的重点之一，在课堂上还是有学员问什么不一样呢，为什么我用阻塞赋值也能得出正确的结果呢？
在编写可综合代码的时候，建议大家不要忘了打开RTL网表查看器看看我们自己综合出来的电路是不是自己想要的逻辑。
我就阻塞与非阻塞赋值这个问题详细说明一下。
1、连续赋值
连续赋值语句的硬件实现是：从赋值语句（=）右边提取出的逻辑，用于驱动赋值语句左边的线网（net）
连续赋值语句

module continousassignment(a,b,c);
    input a,b;
    output c;
    assign c=a&b; 
    endmodule

综合以后，通过网表查看器为上图的结果，线网c由赋值语句的右边的逻辑是组合逻辑a&b简单驱动
2、过程赋值
过程赋值语句的硬件实现是，从赋值语句的（=或<=）右边提取出的逻辑用于驱动赋值语句左边的变量（必需是reg类型）。必须注意的是虽然过程赋值语句是可以出现在initial语句中（仅用于仿真），也可以出现在“always”块语句中，但是只有“always”中的过程赋值语句才能被综合
有两种类型的过程赋值语句：阻塞赋值语句（Blocking Assignment statement）、非阻塞赋值语句（non-Blocking Assignment statement）
2.1、阻塞赋值语句
阻塞赋值语句可以简单描述为，在一个always块中，语句按照从上到下的顺序执行

module blockingassignment (clk ,q1,q2);
    input clk;
    output [2:0] q1,q2;
    reg[2:0] q1,q2;
    always @ (posedge clk)
    begin
    q1=q1+3'b1;
    q2=q1;
    end
    endmodule

综合后的RTL视图如上图所示，每个时钟上升沿触发后，变量q2、q1的值是同步的，q2被赋予了q1更新后的值
2.2、非阻塞赋值语句
非阻塞赋值语句简述为：在一个always 块中，语句是并行执行的

module nonblockingassignment (clk ,q1,q2);
    input clk;
    output [2:0] q1,q2;
    reg[2:0] q1,q2;
    always @ (posedge clk)
    begin
    q1<=q1+3'b1;
    q2<=q1;
    end
    endmodule

从综合结果的RTL查看器可以看到如上图所示，每个时钟触发后，q2被赋予的q1值时上个时钟周期生成的值
从上面可以看出，第一条语句综合出来的结果是一样的，阻塞与非阻塞不同在于它们会影响到后面引用该条语句的逻辑
3、阻塞与非阻塞建模建模原则
1)、组合逻辑使用阻塞语句、时序逻辑使用非阻塞语句；
2)、在同一个模块里，同一个变量不能既有阻塞赋值，又有非阻塞赋值
例如：

always@(posedge clk)
begin
    a=a+1;
    b=a-c;
end
always@(posedge clk)
begin
    c=a;
end
endmodule 

b的结果为2。因为b取a赋值后的值，但取c赋值之前的值。
打开Tool->Netlist Viewer->RTL Viever查看综合出的电路如图：

实际上a、b、c触发器的赋值仍然是同时进行的，只不过b会与a同时赋a+1的值。
如改为非阻塞语句：

always@(posedge clk)
begin
    a<=a+1;
    b<=a-c;
end

always@(posedge clk) 
begin
    c<=a;
end

endmodule 

结果b=1，则综合出电路如下：

区别仅在于b赋a而上面是b赋a+1。
弄了很久，，，
如果是组合逻辑中的阻塞语句：

always@(posedge clk)
begin
    a<=a+1;
end

always@(a)
begin
    b=a+3;
    c=b+7;
end

则综合结束如下：

b、c全由组合逻辑电路实现。
若使用非阻塞语句：

always@(posedge clk)
begin
    a<=a+1;
end

always@(a) 
begin
    b<=a+3;
    c<=b+7;
end

则综合出的电路和上面一样。因此似乎在组合逻辑中使用非阻塞语句没有意义。因此一般的在组合逻辑中就直接使用阻塞语句。