[Verilog] "ERROR:HDLCompiler:1401" 해결

Verilog에서 발생하는 ERROR:HDLCompiler:1401 에러에 대한 문제 상황, 원인 분석, 해결 방법에 대한 자세한 가이드입니다.

문제상황

예제 1

module counter(input clk, input rst, output reg [3:0] count);

  always @(posedge clk or posedge rst) begin
    if (rst) begin
      count = 4'b0000;
    end
    else begin
      count = count + 4'b0001;
    end
  end
endmodule

이 코드는 4비트 카운터를 구현한 예제입니다. 클럭(clk)이 상승 에지를 만나거나 리셋(rst) 신호가 입력되면 카운터가 동작하도록 되어 있습니다. 하지만 이 코드를 컴파일하면 다음과 같은 에러로그가 발생합니다.

에러로그 내용:

ERROR:HDLCompiler:1401 - "counter.v" line 5: Signal count in unit counter is connected to multiple drivers.

예제 2

module mux_2to1(input wire a, input wire b, input wire sel, output wire y);

  reg temp;
  always @(*) begin
    if (sel) begin
      temp = a;
    end
    else begin
      temp = b;
    end
  end

  assign y = temp;

endmodule

이 코드는 2:1 멀티플렉서를 구현한 예제입니다. sel 신호에 따라 입력 a 또는 b를 선택하고 출력 y에 전달하는 기능을 수행합니다. 하지만 이 코드를 컴파일하면 다음과 같은 에러로그가 발생합니다.

에러로그 내용:

ERROR:HDLCompiler:1401 - "mux_2to1.v" line 7: Signal temp in unit mux_2to1 is connected to multiple drivers.

원인분석

이 에러는 Signal count 또는 Signal temp가 multiple drivers에 연결되어 있어 발생한 것입니다. Verilog에서는 하나의 신호가 여러 개의 드라이버에 의해 제어되는 것을 허용하지 않습니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 먼저 어떤 원리로 이러한 에러가 발생하는지 이해해야 합니다.

 

이해에 필요한 개념적인 부분의 설명:

 

Verilog에서는 always 블록 내부에서 non-blocking (<=) 또는 blocking (=) 대입문을 사용하여 변수의 값을 변경할 수 있습니다. 하지만 이들 대입문의 사용에는 주의가 필요합니다.

1. Procedural Continuous Assignment : always 블록 내에서는 blocking 대입문을 사용하면 에러가 발생할 수 있습니다. 이는 blocking 대입문이 연속적으로 값을 변경하기 때문입니다.
2. Non-Blocking vs Blocking : non-blocking 대입문은 대입문이 실행되는 순간 변수의 값을 변경하지 않고, 해당 시점 이후에 변경하도록 예약합니다. 반면, blocking 대입문은 대입문이 실행되는 즉시 변수의 값을 변경합니다. 따라서 non-blocking 대입문은 동시성을 유지하는데 도움이 됩니다.

에러 발생 원리를 각각 단계별로 설명:

1. 예제 1에서는 always 블록 내에서 count 변수에 blocking 대입문을 사용하고 있습니다. 이로 인해 count 변수가 연속적으로 값을 변경하려고 시도합니다. rst와 clk의 상승 에지가 동시에 발생할 경우, count 변수는 두 개의 드라이버에 의해 제어되려고 합니다. 이로 인해 "Signal count in unit counter is connected to multiple drivers"라는 에러가 발생합니다.
2. 예제 2에서는 always 블록 내에서 temp 변수에 blocking 대입문을 사용하고 있습니다. 이로 인해 temp 변수가 연속적으로 값을 변경하려고 시도합니다. sel 신호가 변경될 때마다 temp 변수는 두 개의 드라이버에 의해 제어되려고 합니다. 이로 인해 "Signal temp in unit mux_2to1 is connected to multiple drivers"라는 에러가 발생합니다.

해결방법-Non-Blocking 대입문 사용

예제 1 해결

에러가 수정된 코드:

module counter(input clk, input rst, output reg [3:0] count);

  always @(posedge clk or posedge rst) begin
    if (rst) begin
      count <= 4'b0000;
    end
    else begin
      count <= count + 4'b0001;
    end
  end
endmodule

 

1. 위 코드에서는 count 변수에 non-blocking 대입문 (<=)을 사용하였습니다.
2. 이제 rst와 clk의 상승 에지가 동시에 발생해도, count 변수는 동시성을 유지하면서 값을 변경할 수 있습니다.
3. 이로 인해 "Signal count in unit counter is connected to multiple drivers" 에러가 해결됩니다.

예제 2 해결

에러가 수정된 코드:

module mux_2to1(input wire a, input wire b, input wire sel, output reg y);

  always @(*) begin
    if (sel) begin
      y <= a;
    end
    else begin
      y <= b;
    end
  end

endmodule

1. 위 코드에서는 temp 변수를 제거하고, y 변수에 직접 non-blocking 대입문 (<=)을 사용하였습니다.
2. 이제 sel 신호가 변경될 때마다 y 변수는 동시성을 유지하면서 값을 변경할 수 있습니다.
3. 이로 인해 "Signal temp in unit mux_2to1 is connected to multiple drivers" 에러가 해결됩니다.

참고링크

Official Verilog IEEE 1364-2001 Standard Documentation