在实际设计中BSV表现如何
bluespec systemverilog (bsv) 是由arvind 开发的 bluespec 语言，这是一种高级功能 硬件 描述编程语言，本质上是haskell（haskell ( / ˈh æs k əl / ) 是一种通用的、静态类型的、纯函数式 编程语言，具有类型推断和惰性求值。）的扩展，用于处理一般的芯片设计和电子设计自动化。bluespec的主要设计者和实现者是lennart augustsson。bluespec 被部分评估（转换 haskell 部分）并编译为术语重写系统(trs)。它带有一个systemverilog前端。bsv 编译为verilog rtl 设计文件。
为什么要 bsv？verilog 不好用？
bsv 是一门高级硬件描述语言（high-level hardware description language, hl-hdl），与 verilog 一样，被用于 fpga 或 asic 的设计和验证。bsv 于 2003 年被 bluespec 公司开发，期间是商业收费工具，到 2020 年它的编译器才开源，这才给了我们接触它的机会。
verilog 的语法简单、特性少，却能全面且精准地描述数字电路，是“小而美”的语言。学习 verilog 时，只需要掌握3种常见写法：assign， always @ (*) 和 always @ (posedge clk) ，剩下的就依赖于你对电路设计的理解了。当然，这才是最难的，包括各种繁杂的硬件设计思维——状态机、并行展开、流水线化、握手信号、总线协议等。
各位读到这里有没有意识到问题——用如此简单的抽象级别来描述如此复杂的数字电路系统，会不会很吃力？相信每个接触过复杂的 verilog 系统的读者，都体会过被 always 块下的几十个状态所支配的恐惧，也清晰地记得模块实例化时那几十行吓人的端口连接。因此，我们需要一种抽象层次更高的 hdl 来提高开发效率，bsv 就能胜任这一工作。
以上内容来源于：
❝
https://zhuanlan.zhihu.com/p/469917984
❞
对bsv有兴趣的可以看看上面文章《爆肝6万字的 bluespec systemverilog (bsv) 中文教程上线了》。
今天的核心是使用bsv设计一款游戏，看下在实际设计中bsv表现如何~
使用bsv设计《太空入侵者》
绪论
2020年1月，bluespec开源了bsc（bluespec systemverilog compiler）。因此我安装了 bsc，这是一个编译器，可以对用bsv (bluespec systemverilog)编写的设计进行高级综合。bsv 与任何其他语言一样，无法通过阅读手册来学习，我认为学习新语言的唯一方法是实际设计应用程序。因此，我尝试使用 bsv 设计《太空入侵者》游戏。
bsv
简而言之，verilog hdl 是一种标准化为 ieee 1364 的硬件设计语言 (hdl)，而 systemverilog 是其标准化为 ieee 1800 的扩展。bsv 是进一步扩展 systemverilog 的 hdl。
使用设备
使用的开发板如下：
第一步 - 声音 fsm（有限状态机）设计
第一次应用bsv时，声音状态机的规模比较小，所以这是第一个设计目标。
确定声道
游戏中使用了 10 种不同的声音；需要确定同时发生的数量（=声道的数量）。考虑到游戏场景中同时发生的条件，假设有4个通道：玩家自己的船的声音、入侵者的声音1和2、ufo的声音。
声音系统框图
框图如下图所示。声音fsm从之前的设计扩展到4个通道。
第二步——游戏fsm设计
然后继续进行游戏fsm的状态机设计。
在设计声音 fsm 时，我使用基于状态的设计方法来设计 fsm 。本文中的基于状态的fsm设计方法是指将序列手动分解为状态，并为每个状态一一编写规则的方法。这种方法基本上需要与verilog相同的工时。换句话说，使用高级语言没有什么好处。
另一方面，bsv 有一个名为stmtfsm的库，可以高效地设计状态机。在这个游戏fsm中，我充分利用了这一点，设计时无需手动进行状态分解。在本文中，这种方法将被称为基于序列的方法。
博弈fsm算法
基本上，我发现游戏可以用与用c编写相同的方式来编写。例如，如果我考虑子弹移动、碰撞检测、碰撞处理以及显示和擦除爆炸标记的算法，则算法是对于自己和敌人的子弹来说都是一样的，如下所示。
if (bullet_explosion_timer >= 1) { // bullet exploding bullet_explosion_timer++; if (bullet_explosion_timer == max) { bullet deletion; // logical deletion erase bullet_explosion_mark; // logical erasure bullet_explosion_timer <= 0; }} else { if (no bullets and bullet generation condition) { bullet generation process; bullet sound; // only own bullets, no sound for enemy bullets } if (bullet exists) { collision detection; if (collision with object) { // invader and ufo for own bullets, ship for enemy bullets delete bullet; // logical deletion erase bullet_mark; // physical deletion object state <= explosion; object_explosion_timer <= 0; } else if (up down hash || base || bullets) { // bullets: if own bullets, enemy bullets; if enemy bullets, own bullets erase bullet_mark; // physical erase show bullet_explosion_mark; bullet_explosion_timer <= 1; // start timer } else { // if no collision advance bullet; // if no collision, advance the bullet; // if no collision, advance the bullet } }}
另一方面，该对象需要专门的处理，如下面的代码所示。
if (object state == explosion) { if (object_explosion_timer == 0) { object_explosion_timer <= 1; // start timer object explosion sound; show object_explosion_mark ; } else { object_explosion_timer++; if (object_explosion_timer == max) { delete object; // logical deletion erase object_explosion_mark; // physical erasure } }}
通过应用 stmtfsm，可以将项目符号序列描述为一种算法，而无需将其分解为逐个时钟状态。我用类c语言编写了上面的伪代码，但我只需要将bsv中的'{'更改为seq ，将'}'更改为endseq 。if、while、for等控制语法由bsc进行行为综合，并转换为verilog中的状态机。
游戏完成
下面的动图展示了可能是世界上第一部由 bsv 设计的《太空入侵者》游戏的视频。
完整的入侵者层次结构如下图所示。button_0 只是一个对板载开关和外部开关进行或运算的电路。入侵者_移动_0是bsv设计的游戏fsm。blk_mem_gen_0是连接到游戏fsm的rom，用于存储入侵者的模式等。
bsv的优势
虽然 bsv 看起来效率更高，但它增加了 bsc 的编译时间，对于大型设计来说可能会超过一个小时。因此，对于这样的设计，修改、模型创建和仿真的tat（周转时间）将非常长，这可能使其效率低于verilog。然而，bluesim 中的仿真速度比 iverilog 中快约 3, 000 倍。
总结
代码如下：
❝
https://github.com/mocapapa/spaceinvaders_bsv_ultra96v2
❞
对于这一“语言”，其发展肯定会在某一方面有突出优点，之后才能被慢慢接受，类似spinalhdl/chisel等，但是该门语言目前未在业内受到重视，但是未来的发展我抱有希望~
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verilog 的语法简单、特性少，却能全面且精准地描述数字电路，是“小而美”的语言。学习 verilog 时，只需要掌握3种常见写法：assign， always @ (*) 和 always @ (posedge clk) ，剩下的就依赖于你对电路设计的理解了。当然，这才是最难的，包括各种繁杂的硬件设计思维——状态机、并行展开、流水线化、握手信号、总线协议等。
各位读到这里有没有意识到问题——用如此简单的抽象级别来描述如此复杂的数字电路系统，会不会很吃力？相信每个接触过复杂的 verilog 系统的读者，都体会过被 always 块下的几十个状态所支配的恐惧，也清晰地记得模块实例化时那几十行吓人的端口连接。因此，我们需要一种抽象层次更高的 hdl 来提高开发效率，bsv 就能胜任这一工作。
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https://zhuanlan.zhihu.com/p/469917984
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今天的核心是使用bsv设计一款游戏，看下在实际设计中bsv表现如何~
使用bsv设计《太空入侵者》
绪论
2020年1月，bluespec开源了bsc（bluespec systemverilog compiler）。因此我安装了 bsc，这是一个编译器，可以对用bsv (bluespec systemverilog)编写的设计进行高级综合。bsv 与任何其他语言一样，无法通过阅读手册来学习，我认为学习新语言的唯一方法是实际设计应用程序。因此，我尝试使用 bsv 设计《太空入侵者》游戏。
bsv
简而言之，verilog hdl 是一种标准化为 ieee 1364 的硬件设计语言 (hdl)，而 systemverilog 是其标准化为 ieee 1800 的扩展。bsv 是进一步扩展 systemverilog 的 hdl。
使用设备
使用的开发板如下：
第一步 - 声音 fsm（有限状态机）设计
第一次应用bsv时，声音状态机的规模比较小，所以这是第一个设计目标。
确定声道
游戏中使用了 10 种不同的声音；需要确定同时发生的数量（=声道的数量）。考虑到游戏场景中同时发生的条件，假设有4个通道：玩家自己的船的声音、入侵者的声音1和2、ufo的声音。
声音系统框图
框图如下图所示。声音fsm从之前的设计扩展到4个通道。
第二步——游戏fsm设计
然后继续进行游戏fsm的状态机设计。
在设计声音 fsm 时，我使用基于状态的设计方法来设计 fsm 。本文中的基于状态的fsm设计方法是指将序列手动分解为状态，并为每个状态一一编写规则的方法。这种方法基本上需要与verilog相同的工时。换句话说，使用高级语言没有什么好处。
另一方面，bsv 有一个名为stmtfsm的库，可以高效地设计状态机。在这个游戏fsm中，我充分利用了这一点，设计时无需手动进行状态分解。在本文中，这种方法将被称为基于序列的方法。
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另一方面，该对象需要专门的处理，如下面的代码所示。
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总结
代码如下：
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对于这一“语言”，其发展肯定会在某一方面有突出优点，之后才能被慢慢接受，类似spinalhdl/chisel等，但是该门语言目前未在业内受到重视，但是未来的发展我抱有希望~
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