HDLBits 系列（4）如何设计一定不会产生Latch的组合逻辑？

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抛砖引玉

个人总结

麻烦的设计

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抛砖引玉

假设您正在建立一个电路来处理游戏的PS / 2键盘的扫描代码（scancodes）。给定收到的扫描码（scancodes）的最后两个字节，您需要指示是否已按下键盘上的箭头键之一。这涉及到相当简单的映射，可以将其实现为具有四个案例的case语句（或if-elseif）。

Scancode [15:0]	Arrow key
16'he06b	left arrow
16'he072	down arrow
16'he074	right arrow
16'he075	up arrow
Anything else	none

您的电路具有一个16位输入和四个输出。建立识别这四个扫描码（scancodes）并有效正确输出的电路。

为避免创建锁存器，必须在所有可能的情况下为所有输出分配一个值。仅仅具有默认情况是不够的。您必须在所有四种情况和默认情况下为所有四个输出分配一个值。这可能涉及许多不必要的输入。解决此问题的一种简单方法是在case语句之前为输出分配“默认值”：

always @(*) begin
    up = 1'b0; down = 1'b0; left = 1'b0; right = 1'b0;
    case (scancode)
        ... // Set to 1 as necessary.
    endcase
end

这种代码风格可确保在所有可能的情况下为输出分配一个值（0），除非case语句覆盖该分配。这也意味着默认：case项变得不必要。

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个人总结

上面这个问题说的是在case之前给输出一些默认值，这其实也是我一直以来的做法，在Verilog高级数字系统设计技术与实例分析这本书中，大量的设计运用了这种风格的代码。

这么做的好处在于：

首先永远不会产生锁存器，因为我的输出有了默认值，每一种情况下，如果没有case下面的条件覆盖，则都会有默认值，于是乎也就不存在有写情况下输出没有给具体值的情况了，自然锁存器也不会生成了。

对于上面这个问题，我们相应的代码设计可以像这样：

// synthesis verilog_input_version verilog_2001
module top_module (
    input [15:0] scancode,
    output reg left,
    output reg down,
    output reg right,
    output reg up  ); 
    always@(*)begin
      //  left = 0;
       // down = 0;
        //right = 0;
       // up = 0;
        case(scancode)
            16'he06b: left = 1;
            16'he072: down = 1;
            16'he074: right = 1;
            16'he075: up = 1;
        endcase
    end

endmodule

代入HDLBits中验证：

麻烦的设计

如果不给默认值，我们可以这么设计：

// synthesis verilog_input_version verilog_2001
module top_module (
    input [15:0] scancode,
    output reg left,
    output reg down,
    output reg right,
    output reg up  ); 
    always@(*)begin
        case(scancode)
            16'he06b: begin
                left = 1;
                down = 0;
                right = 0;
                up = 0;
            end
            16'he072: begin
               left = 0;
               down = 1;
               right = 0;
               up = 0;
            end
            
            16'he074: begin
               left = 0;
               down = 0;
               right = 1;
               up = 0;
            end
            16'he075: begin
               left = 0;
               down = 0;
               right = 0;
               up = 1;
            end
            default: begin
               left = 0;
               down = 0;
               right = 0;
               up = 0;
            end
            
        endcase
    end

endmodule

虽然也能实现同样的功能，但是是不是很麻烦呢？