RTL的全称是Register-Transfer Level,中文意思为寄存器传输级,是FPGA设计中的一种基本的抽象层次。RTL代码描述了计算机硬件电路中各种运算单元、存储器和寄存器以及它们之间的数据传输方式和控制逻辑,是描述数字电路的一种语言,类似于AS语言一样是一种硬件描述语言(HDL)。
FPGA中的RTL代码可以被看作是一组硬件描述语言的指令,用于告诉FPGA器件具体实现的逻辑。在FPGA中,RTL代码将被翻译成硬件电路设计。RTL代码实现了逻辑电路的详细描述,包括各种电子元器件之间的互连、状态转化和控制逻辑等,可以真正实现各种各样的电路设计。
在FPGA设计中,硬件描述语言(HDL)被普遍地使用,其中一种是Verilog HDL,RTL代码就是使用这种语言进行编写。通过编写RTL代码,可以实现各种功能区,如ADC、DAC、视频处理等,这些硬件处理器既可以被用于独立设计,也可以成为处理器的一部分。
与传统的硬件设计从上至下的设计流程不同,RTL代码允许设计人员更快地搭建原型和检验电路,从而改变了硬件设计的开发模式,提高了开发的效率。此外,RTL代码还有如下优点:
1. 可重用性:RTL代码可以被复制和粘贴,并应用于其他电路设计中。
2. 跨平台和跨芯片型号:RTL代码可以在各种不同的FPGA芯片和不同编译器之间共享。
3. 便于硬件/软件代码协作:由于RTL代码既是一种硬件描述语言也是一种软件描述语言,因此设计人员可以使用软件工具对代码进行模拟、调试和分析电路。
随着技术的发展,外部编译器和FPGA原厂所提供的内部设计工具可以自动生成一些RTL代码,以支持与处理器和封装相同的接口通信。而且,可以自动生成逻辑,减少人工编码的任务,简化开发流程。这也为最终的硬件实现提供了更快速和可靠的路径。
同时,随着FPGA技术的成熟,RTL设计也逐渐从平面数字电路扩展到异构计算、多核与分布式计算中。新的RTL设计代码在处理性能、硬件资源利用和省电方面,得到了极大的优化。未来FPGA技术还会向满足更高性能、更低功耗、可高度定制化和便于与处理器等其他设备集成的方向发展。