Vivado综合设置之-keep_equivalent_registers

Posted 2023-01-07

​-keep_equivalent_registers即保留等效寄存器，所谓等效寄存器是指共享输入端口（输入时钟端口clk和输入数据端口rst）的寄存器。

勾选它时，意味着Vivado不会对等效寄存器进行优化；

不勾选它时（默认情况），意味着Vivado会合并等效寄存器。

Settings -> Synthesis中可看到设置位置，如下图，默认不勾选。​

测试代码

module top(
    input rst_n,
    input clk,
    output reg rst_rep1,
    output reg rst_rep2
);
    
    always @(posedge clk)
    begin
        rst_rep1 <= rst_n;
        rst_rep2 <= rst_n;
    end

 endmodule

这里的rst_rep1和rst_rep2就是等效寄存器的输出。

不勾选keep_equivalent_registers时

执行综合后，打开Schematic，如下图：

当不勾选keep_equivalent_registers时，意味着不保留等效寄存器，意味着等效寄存器会合并，合并意味着减少触发器FF的使用。

为便于理解，可以和勾选keep_equivalent_registers时的Schematic做对比。

勾选keep_equivalent_registers时

执行综合后，打开Schematic，如下图：

上图中rst_rep1_reg和rst_rep2_reg即是等效寄存器，因为它们共用了输入时钟端口clk和输入复位端口rst_n。

当勾选keep_equivalent_registers时，意味着保留等效寄存器，意味着不会对等效寄存器进行优化，等效寄存器的好处在于可以有效的降低扇出，坏处是增加了触发器FF的使用数量。既然等效寄存器有好有坏，直接勾选或者不勾选keep_equivalent_register​s都太简单粗暴了，一个好的处理方式是：

​默认不勾选keep_equivalent_registers，并且使用keep或者DONT_TOUCH来保留等效寄存器，确保不被优化。

和KEEP不同，DONT_TOUCH可以保证​​Vivado​​在任何阶段都不会对设定对象进行优化。​

KEEP测试代码

module top(
    rst_n,
    clk,
    rst_rep1,
    rst_rep2
);
    input rst_n;
    input clk;
    (* keep = "TRUE" *) output reg rst_rep1;
    (* keep = "TRUE" *) output reg rst_rep2;
    
    always @(posedge clk)
    begin
        rst_rep1 <= rst_n;
        rst_rep2 <= rst_n;
    end

 endmodule

综合后的原理图如下，可以看出等效寄存器被keep保留了。

DONT_TOUCH测试代码

module top(
    rst_n,
    clk,
    rst_rep1,
    rst_rep2
);
    input rst_n;
    input clk;
    (* DONT_TOUCH = "TRUE" *) output reg rst_rep1;
    (* DONT_TOUCH = "TRUE" *) output reg rst_rep2;
    
    always @(posedge clk)
    begin
        rst_rep1 <= rst_n;
        rst_rep2 <= rst_n;
    end

综合后的原理图如下，可以看出dont touch等效寄存器生效了。