浅谈寄存器被优化的原因

在项目初期，在使用FPGA工具quartus或者vivado生成版本烧入开发板进行调试时(DC开启优化选项后同样会优化掉寄存器)，我们有时会发现部分寄存器被优化掉了，今天简单聊聊被优化的几种情况。

1、寄存器被优化的原因

目前鸽子发现寄存器被优化的原因主要有两种：

1)驱动寄存器的信号没有驱动源

a. 至少有一个信号没有驱动源,也可能是多个

2)寄存器负载是悬空的，包含如下场景

a. 寄存器的唯一负载时悬空

b. 寄存器的所有负载均悬空

部分场景下被优化的问题很好排查，有些场景排查会比较麻烦，仅仅从信号连线上看都是正常的，无法通过肉眼快速发现问题，这时候需要去看综合报告，找到问题的源头。

2、案例--大量寄存器被优化

如下图所示，crm是复制产生时钟复位的模块，其中输出clka/clka_rst_n给模块a，其中输出clkb/clkb_rst_n给模块b。Soft_reset_n是clka_rst_n和clkb_rst_n的源头之一。Soft_reset_n为0，则clka_rst_n/clkb_rst_n为0，处于复制状态。Soft_reset_n是配置读写模块CSR的一个可配置寄存器，其内部偏移地址为0x60。

通过quartus/vivado查看网表结构和资源利用率，我们发现模块A和模块B大量资源被优化，不符合常理。经过检测发现，所有信号连接均正常，没有悬空，所有信号均存在负载。

经过反复排查后发现，CSR模块被手动添加的Soft_reset_n寄存器地址分配在0x60，而CSR入口wr_addr[5:0]只有6bit，只能访问0x40以内的地址范围，因此Soft_reset_n在实际网表中是不存在的，导致clka_rst_n/clkb_rst_n都没有驱动源，因此模块A和模块B大量资源被优化。

3、推荐检查方法

在进行FPGA版本调试之前，首先进行spyglass lint检查 或者检查quartus/vivado产生的综合报告，检查是否存在如下warning：

信号没有驱动

信号悬空

把这些warning确认完后再进行版本调试。

4、简单的规律

大量模块逻辑被优化，重点看时钟复位

少量模块逻辑被优化，重点看资源独享的驱动信号

End

原审核编辑：汤梓红