实用工具

一些实用工具也在 spinal.core 中

免状态工具

语法	返回类型	描述
toGray(x : UInt)	位	返回从 `x` (UInt)转换而来的灰度值
fromGray(x : Bits)	UInt	返回从 `x` (灰度)转换而来的UInt值
Reverse(x : T)	T	翻转所有位(lsb + n -> msb - n)
OHToUInt(x : Seq[Bool]) OHToUInt(x : BitVector)	UInt	返回 `x` 中唯一被设置（为1）的比特位的索引
CountOne(x : Seq[Bool]) CountOne(x : BitVector)	UInt	返回 `x` 中被设为1的位数
CountLeadingZeroes(x : Bits)	UInt	返回从最显著位 (MSB) 开始连续零位的个数
MajorityVote(x : Seq[Bool]) MajorityVote(x : BitVector)	Bool	如果设置为1的位数 > x.size / 2，则返回 True
EndiannessSwap(that: T[, base:BitCount])	T	大端 <-> 小端
OHMasking.first(x : Bits)	位	对x应用掩码以仅保留第一个设为1的位
OHMasking.last(x : Bits)	位	对x应用掩码以仅保留最后一个设为1的位
OHMasking.roundRobin( requests : Bits, ohPriority : Bits )	位	对x应用掩码以仅保留 `requests` 中设置1的位。它从 `ohPriority` 位置开始访问 `requests` 。例如，如果 `requests` 为“1001”且 `ohPriority` 为“0010”，则 `roundRobin` 函数将从第二位开始访问 requests 并返回“1000”。
MuxOH ( oneHot : IndexedSeq[Bool], inputs : Iterable[T] )	T	根据 `oneHot` 向量从 `inputs` 中返回多路复用的 `T` 。
PriorityMux ( sel: Seq[Bool], in: Seq[T] )	T	返回第一个其 `sel` 为 `True` 的 `in` 元素。
PriorityMux ( in: Seq[(Bool, T)] )	T	返回第一个其 `sel` 为 `True` 的 `in` 元素。

全状态工具

语法	返回类型	描述
Delay(that: T, cycleCount: Int)	T	返回延迟了 `cycleCount` 周期的 `that`
History ( that: T, length: Int [, when : Bool][, init : T] )	Vec[T]	返回长度为 `length` 的Vec 其第一个元素是 `that` ，最后一个元素是延迟了 `length` -1的 `that` 内部移位寄存器会在 `when` 有效时采样
History ( that: T, range: Range [, when : Bool][, init : T] )	Vec[T]	和 `History(that, length)` 相同但返回长度为 `range.length` 的Vec 其中第一个元素延迟了 `range.low` 个周期且最后一个是延迟了 `range.high` 个周期的元素
BufferCC(input : T)	T	返回利用两个触发器将输入信号同步到当前时钟域后的新信号

计数器

计数器工具可用于轻松实例化硬件计数器。

实例化语法	备注
`Counter(start: BigInt, end: BigInt[, inc : Bool])`
`Counter(range : Range[, inc : Bool])`	与 `x to y` `x until y` 语法兼容
`Counter(stateCount: BigInt[, inc : Bool])`	从 0 开始，到 `stateCount - 1` 结束
`Counter(bitCount: BitCount[, inc : Bool])`	从0开始到 `(1 << bitCount) - 1` 结束
`Counter(time: TimeNumber[, inc : Bool])`	Starts at zero and ends after `time` clocks

计数器可以通过方法控制，并且可以连线可以被读取：

val counter = Counter(2 to 9) // Creates a counter of 8 states (2 to 9)
// Methods
counter.clear()               // Resets the counter
counter.increment()           // Increments the counter
// Signals
counter.value                 // Current value
counter.valueNext             // Next value
counter.willOverflow          // True if the counter overflows this cycle
counter.willOverflowIfInc     // True if the counter would overflow this cycle if an increment was done
// Cast
when(counter === 5){ ... }    // counter is implicitly casted to its current value

当 Counter 溢出（达到最终值）时，它会重新启动下一个周期并设置为起始值。

备注

目前仅支持向上计数器。

CounterFreeRun 构建一个始终运行的计数器： CounterFreeRun(stateCount: BigInt) 。

超时

超时工具可用于方便地实例化一个硬件超时。

实例化语法	备注
Timeout(cycles : BigInt)	在 `cycles` 个时钟周期后触发超时（tick）
Timeout(time : TimeNumber)	在持续 `time` 时间后触发超时（tick）
Timeout(frequency : HertzNumber)	以 `frequency` 频率触发超时信号（tick）

下方是可以与Counter工具一起使用的不同语法句式的示例

val timeout = Timeout(10 ms)  // Timeout who tick after 10 ms
when(timeout) {               // Check if the timeout has tick
    timeout.clear()           // Ask the timeout to clear its flag
}

备注

如果您使用时间或频率设置实例化 Timeout ，则隐含地 ClockDomain 应该具有频率设置。

复位控制

复位控制(ResetCtrl)提供了一些实用工具来管理复位。

asyncAssertSyncDeassert

您可以使用“异步有效同步无效”的逻辑来构造异步复位。为此，可以使用 ResetCtrl.asyncAssertSyncDeassert 函数，该函数将返回过滤后的值。

参数名称	类型	描述
input	Bool	输入的异步信号，用于触发复位
clockDomain	ClockDomain	返回的新复位信号对齐的时钟域(ClockDomain)
inputPolarity	Polarity	HIGH/LOW (default=HIGH)
outputPolarity	Polarity	HIGH/LOW (default=clockDomain.config.resetActiveLevel)
bufferDepth	Int	防止亚稳态所需的寄存器级数（默认为2）

另外还有一个 ResetCtrl.asyncAssertSyncDeassertDrive 版本的工具，它直接使用新构造的复位信号作为 clockDomain 这个时钟域的复位。

Logic simplification utilities

DecodingSpec with Masked provide a minimal Boolean simplification and decode-table utility using the Quine–McCluskey algorithm.

Provides masked pattern matching, Quine–McCluskey style logic reduction, and a high-level decode-table builder.

Masked

Represents a bit pattern with care (significant) and don’t-care bits. - value = bit values - care = which bits must match (1 = match, 0 = don’t care)

Example:

Masked(0010),
Masked(11-1),
Masked(1--0)

e.g RISC-V instructions:

val ADD     = M"0000000----------000-----0110011"
val ADDI    = M"-----------------000-----0010011"

Used to define instruction encodings for decode tables.

DecodingSpec

High-level builder for decode tables using Masked patterns.

Methods:

addNeeds(key : Masked, value : Masked)
addNeeds(keys : Seq[Masked], value : Masked)
build(sel, coverAll)
setDefault(value : Masked)

This generate simplified decode logic.

Example:

val spec = new DecodingSpec(UInt(4 bits))
spec.setDefault(Masked(U"0011"))
spec.addNeeds(Masked(B"000"), Masked(U"1000"))
result := spec.build(sel, allPatterns)

Generates minimized combinational decode logic.

The practical use is to define bit patterns as Masked and feed them into DecodingSpec to build compact decode logic (e.g., RISC-V). The output hardware is then minimized (fewer LUTs / simpler gates).

特殊工具

语法	返回类型	描述
LatencyAnalysis(paths : Node*)	Int	以周期为单位返回经过所有节点的最短路径，从第一个节点到最后一个节点