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十四、模块的功能创建

制造用于模块构造的功能接口也是有用的。例如，我们可以构建一个构造函数，它将多路复用器输入作为参数，并返回多路复用器输出：

object Mux2 {def apply (sel: UInt, in0: UInt, in1: UInt) = {val m = new Mux2() m.io.in0 := in0 m.io.in1 := in1 m.io.sel := sel m.io.out}
}

其中对象Mux2在Mux2模块类中创建一个Scala单例对象，并且apply定义了创建Mux2实例的方法。有了这个Mux2创建功能，Mux4的规格现在明显更简单。

class Mux4 extends Module { val io = new Bundle {val in0 = UInt(INPUT, 1)val in1 = UInt(INPUT, 1) val in2 = UInt(INPUT, 1) val in3 = UInt(INPUT, 1) val sel = UInt(INPUT, 2) val out = UInt(OUTPUT, 1)}io.out := Mux2(io.sel(1), Mux2(io.sel(0), io.in0, io.in1), Mux2(io.sel(0), io.in2, io.in3))
}

选择输入非常有用，以至于 Chisel 将其内置并称之为 Mux。然而，与上面定义的 Mux2 不同，内置版本允许 in0 和 in1 上的任何数据类型，只要它们有一个共同的超类。

Chisel提供MuxCase，其本质上是一个n-way Mux。

MuxCase(default, Array(c1 -> a, c2 -> b, ...))

十五、多态性和参数化

Scala是一种强类型语言，使用参数化类型来指定通用函数和类。在本节中，我们展示了Chisel用户如何使用参数化类来定义自己的可重用函数和类。

1、参数化函数

前面我们在Bool上定义了Mux2，但现在我们展示如何定义一个通用的多路复用器功能。我们使用一个布尔条件和con和alt参数（对应于then和else表达式）来定义一个T类型的函数：

def Mux[T <: Bits](c: Bool, con: T, alt: T): T { ... }

其中T需要是Bits的子类。Scala确保在Mux的每个使用中，它可以找到实际的con和alt参数类型的公共超类，否则会导致Scala编译类型错误。

2、参数化类

与参数化函数一样，我们也可以参数化类，使它们可重用程度更高。例如，我们可以将Filter类概括为可以使用任何类型的链接。

我们可以通过参数化FilterIO类和定义构造函数采取零参数类型构造函数来做到这点，如下所示：

class FilterIO[T <: Data](type: T) extends Bundle { val x = type.asInput.flipval y = type.asOutput
}

我们现在可以通过定义一个模块类来定义Filter，该模块类也接收一个链接类型构造函数参数，并将其传递给FilterIO接口构造器：

class Filter[T <: Data](type: T) extends Module { val io = new FilterIO(type)...
}

另一个例子，通用FIFO可以这样定义，并使用如下：

class DataBundle extends Bundle { val A = UInt(width = 32)val B = UInt(width = 32)
}
object FifoDemo {def apply () = new Fifo(new DataBundle, 32)
}class Fifo[T <: Data] (type: T, n: Int) extends Module {val io = new Bundle {val enq_val = Bool(INPUT) val enq_rdy = Bool(OUTPUT) val deq_val = Bool(OUTPUT) val deq_rdy = Bool(INPUT) val enq_dat = type.asInput val deq_dat = type.asOutput}val enq_ptr = Reg(init = UInt(0, sizeof(n)))val deq_ptr = Reg(init = UInt(0, sizeof(n)))val is_full = Reg(init = Bool(false))val do_enq  = io.enq_rdy && io.enq_valval do_deq  = io.enq_rdy && io.deq_val val is_empty = !is_full && (enq_ptr === deq_ptr)val deq_ptr_inc = deq_ptr + UInt(1)val enq_ptr_inc = enq_ptr + UInt(1)val is_full_next = Mux(do_enq && ~do_deq && (enq_ptr_inc === deq_ptr), Bool(true), Mux(do_deq && is_full, Bool(false), is_full)) enq_ptr := Mux(do_enq, enq_ptr_inc, enq_ptr) deq_ptr := Mux(do_deq, deq_ptr_inc, deq_ptr) is_full := is_full_nextval ram = Mem(n) when (do_enq) {ram(enq_ptr) := io.enq_dat }io.enq_rdy := !is_full io.deq_val := !is_empty ram(deq_ptr) <> io.deq_dat
}

对FIFO定义通用解耦接口，可以简化IO：

class DecoupledIO[T <: Data](data: T) extends Bundle {val ready = Bool(INPUT)val valid = Bool(OUTPUT)val bits = data.clone.asOutput
}class DecoupledDemo
extends DecoupledIO()( new DataBundle )class Fifo[T <: Data] (data: T, n: Int) extends Module {val io = new Bundle {val enq = new DecoupledIO( data ).flip() val deq = new DecoupledIO( data )}...
}

十六、多时钟域

1、创建时钟域

为了使用多个时钟域，用户必须创建多个时钟。在Chisel中，时钟是使用复位信号参数创建的第一级节点，定义如下：

class Clock (reset: Bool) extends Node { def reset: Bool // returns reset pin
}

在Chisel中有一个内置的隐式时钟，状态元素默认使用：

var implicitClock = new Clock( implicitReset )

状态元素和模块的时钟可以使用名为clock的附加命名参数来定义：

Reg(... clock: Clock = implicitClock)
Mem(... clock: Clock = implicitClock)
Module(... clock: Clock = implicitClock)

2、跨时钟域

有两种方式可以定义电路在时钟域之间发送数据。第一种也是最原始的方式就是使用由两个寄存器组成的同步器电路，如下所示：

// signalA is in clock domain clockA,
// want a version in clockB as signalB
val s1 = Reg(init = UInt(0), clock = clockB)
val s2 = Reg(init = UInt(0), clock = clockB)
s1 := signalA
s2 := s1;
signalB := s2

由于亚稳性问题，该技术只限于在域之间传递一位数据。

在域之间发送数据的第二种和更一般的方式是通过使用异步fifo：

class AsyncFifo[T<:Data](gen: T, entries: Int, enq_clk: Clock, deq_clock:Clock) extends Module

当通过指定标准fifo参数和两个时钟，然后使用标准解耦ready/valid信号从时钟域clockA到clockB获取一个版本的signalA时：

val fifo =
new AsyncFifo(Uint(width = 32), 2, clockA, clockB)
fifo.io.enq.bits := signalA
signalB := fifo.io.deq.bits
fifo.io.enq.valid := condA
fifo.io.deq.ready := condB

3、后端多时钟处理

每个 Chisel 后端都需要用户以后端特定的方式设置和控制多个时钟。为了展示如何驱动多时钟设计，我们以具有两个模块的硬件为例进行说明，该例子使用 AsyncFifo 与不同时钟的每个模块进行通信：fastClock 和 slowClock。

在Verilog中：

Chisel为每个时钟/复位创建一个新端口，
Chisel将所有的时钟连到顶层模块
用户必须要为每个时钟i创建一个always块时钟驱动

module emulator;reg fastClock = 0, slowClock = 0, resetFast = 1, resetSlow = 1; wire [31:0] add, mul, test;always #2 fastClock = ~fastClock;always #4 slowClock = ~slowClock; initial begin# 8resetFast = 0; resetSlow = 0; #400$finish;
end
ClkDomainTest dut (.fastClock(fastClock), .slowClock(slowClock), .io_resetFast(resetFast),.io_resetSlow(resetSlow),.io_add(add), .io_mul(mul), .io_test(test));
endmodule

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