有一個很無語的問題，什么是register？天天在配寄存器，但是不知道寄存器是什么。寄存器的地址偏移有的是1，有的是4。這個偏移量為什么偏移不是3？偏移量和register的data位數有沒有關系

基本隨便打開一份數字IC的數據手冊我們就會得到designer提供的register table。

比如一顆DAC，通過SPI接口，配置電壓寄存器。

24bit的register，A2:A0 選擇DAC地址，DB15:DB2設置DAC輸出電壓。

給自己的一點理解：

所有register，如果是接入clk的，xilinx稱為原語D flip-flop，就是大學本科的教材，D觸發器。

有32 bit的 register，就是32個DFF。DFF值從哪里來的？就是RTL級code的數百個module/IP里面input，output，reg信號。

這些信號拉到哪里去？拉到reg access的module，這個reg access的module就是通過填表，通過腳本gen出來的電路。

這個module port數非常大，大到只要register table里的有的信號，就會從其他各個模塊電路拉進來，input output信號極其多。

這份文檔有描述FPGA/ASIC狀態寄存器和控制寄存器的做法：

csrGen: Automated CSRs for ASIC/FPGA Processor Interfaces .pdf

control/status registers (CSRs)，的意思IC內部的控制寄存器和狀態寄存器。

文檔大概的意思是說是用csrGen寫的一個腳本一樣的code，用戶可以通過填寫register table，最后可以綜合生成verilog register RTL code。

填表

用戶填表：

大概的意思是：

第一行就是定義：A就是register的地址address縮寫， 為0x0，共8bit，名字field1

第三行就是定義：A就是register的地址address縮寫， 為0x1，共8bit，名字version，類型是RO

后面還有一些W1C，wite 1 clear register value，這種太難了我也看不懂怎么實現的。我們就看一個register讀的，和寫的。

后面通過它寫的CSRGen，可以gen出一份RTL code。

我們來看一下上面csrGen出來的RTL code。

RTL級code定義了一個module，可以看到實際上對于讀寫指令，實際上就是1bit控制信號read/write，傳入的address[3:0]，和up_datain[7:0]。

同時可以看到剛才看到RO類型的寄存器8bit version，實際上是從其他IP拉過來的，可以認為IC內部有很多個module/IP，這個viersion[7:0]就是從其他IP拉給chip_up_ifc 模塊的。

Read

當我們去讀寫reg的時候，實際上就傳入read的命令和address。

RTL怎么實現的呢？就是通過在chip_up_ifc，在敏感列表響應到read == 1’b1，采樣address值，通過case匹配，把需要RW的register地址，賦值到用戶的讀寫reg的接口上，即up_dataout_D[7:0] = version ;

version是其他module拉線來的，對于這個chip_up_ifc來說是input信號，up_dataout_D[7:0]是chip_up_ifc輸出的。

Write

當我們去寫reg的時候，實際上就傳入write的命令和address和data值。

RTL級code如下，當always塊敏感列表有write指令的時候，

看到case敏感列表里面是address，這里IC內部排布的reg地址是從0 1 2 3 4….

當對address 0，寫的時候，就把用戶想要寫入的數據up_datain[7:0]，賦值給address 為0的field1_D。

我們剛才填寫的register profile就是

%A 0

7:0 field1

這里是對field1_D賦值而不是field1的原因是，在內部生成了2個reg。一個是field1，field1_D。以我幾個禮拜的RTL coding基礎，猜測是防止直接操作field1影響它原本所在的電路，通過下一個clk信號，

才把field1 <= field1_D，打了一拍。

RTL在下面63行也有體現。register的初值怎么做到的，也在always塊的init1下降沿觸發賦值有體現。

所以就有了以下結論，

Q：IC內部的寄存器偏移地址一定是1或4，有什么含義嗎？

A：沒有任何意義。這邊address，在always塊每次匹配的是多少就是訪問的哪個reg，它可以偏移1，偏移100，1000都可以，甚至排布可以是1 3 5 7 9；

A：每個address獲得的reg數據位寬和偏移有關系嗎？

Q：也沒有，想定義每個address的reg的位寬是13個bit都可以，并不是8 /16/32 bit。RTL決定了本質是多少個DFF。在clock節拍下寄存下別的module拉過來的信號值。但是多少考慮到數據位寬，也要定義成8/16/32吧。

A：上面結論是不是都對的？

Q：不一定，都是我猜的，其實我是做硬件的不太懂FPGA，有幸在南郵讀書期間和FPGA coder聯調過小半年。這邊我猜測：軟件跑在SOC，SOC有些reg地址，好像就是access sram，sram有大小的，8k的sram就被分成了那么多地址。軟件那邊定義的應該有關聯的吧？RTL實現的reg是無關聯的。