SystemVerilog数组+有符号数+log2+流操作+邮箱+assert+interface+class+time

文章目录logic类型双状态类型合并压缩、打包、packed数组 bit [3:0][7:0] Arr非合并非压缩、非打包、unpacked数组 bit Arr [3:0][7:0] 数组的维度和引用关系定宽数组常数数组动态数组队列队列拼接适用于无界队列如何避免questasim优化了队列的pop_front操作动态数组忘记调用new数组间赋值关联数组foreachfork join1 join2 join_any3 join_nonesigned 有符数和无符号数有符号数​​​​无符号数​​运算函数全等 与 逻辑等仿真的时间函数clog2n 函数方法一方法二代码流操作mailboxassertinterfaceclass 基础参考logic类型可替代wire和reg不可用于inout双向多驱动inout用wire。能用logic的地方尽量都用logic显示定义能在代码笔误设置错了端口方向情况下用logic能避免潜在多驱bug。四状态逻辑0、1、x、z 占用仿真资源。双状态类型合并压缩、打包、packed数组 bit [3:0][7:0] Arr连续存储。可以和标量直接赋值。为了赋值的目的压缩数组被视为向量。任何向量表达式都可以分配给任何压缩数组。目标压缩数组的压缩数组边界不影响分配。如果没有显式强制转换则不能将压缩数组直接分配给未压缩数组。非合并非压缩、非打包、unpacked数组 bit Arr [3:0][7:0] 非连续存储。初始化的位置bit [7:0] arr [3] bit [7:0] arr [0:2]{8h00,8h01,8h02} arr[0] |arr[1] |arr[2] 8h00 |8h01 |8h02 // int md [2][3] {{0,1,2},{3,4,5}}; 等价于 int md [2][3] { {0,1,2},//md[0][0:2]//md[0][0]0;md[0][1]1;md[0][2]2; {3,4,5} //md[1][0:2] }; 数组的声明和初始化 logic [7:0] array0 [0:3] {0,1,2,3} ; 等价:logic [7:0] array0 [4] {0,1,2,3} ; 等价:logic [7:0] array0 [4] {0,1,2,default:3} ;非合并数组的通用方法—min() //最小 —max() //最大 —unique() //唯一 —find() //returns all the elements satisfying the givenexpression. —find_index() //returns the index of all the elements satisfying the given expression. —find_first() //returns the first element satisfying the givenexpression. —find_first_index() //returns the index of the first element satisfying thegiven expression. —find_last() //returns the last element satisfying the givenexpression. —find_last_index() //returns the index of the last element satisfying thegiven expression.数组的维度和引用关系读数组越界了返回值是元素类型如int的缺省值0。定宽数组SystemVerilog新增用维度简写来声明数组int arr [4]等价int arr [0:3]常数数组单引号可理解为数组格式的标记。int ascend[4] {0,1,2,3}; //1维 int array2 [0:1][0:1] {{0,1}, {2,3}}; //多维 int array3 [8][4] {8{{0,1,2,3}}}; // 紧凑声明 //每行初始化为0,1,2,3 //可通过切片操作为部分元素赋值未赋值元素保留默认值如 int类型默认为0 int desc[5] {4,3,2,1,0}; desc[0:2] {5,6,7}; // 前三个元素变为5,6,7后两个保持1,0 //默认值指定使用 default:关键字为未显式赋值的元素指定默认值 int arr[5] {9,8,default:1}; // 未赋值的元素如第3、4位为1动态数组优点通过动态调整数组大小。非合并结构适用于数据量不确定的场景。缺点方法太少。动态数组定宽数组;//会自动调用new[]分配空间并赋值。定义 int scores[]; // 声明一个整型动态数组 scores {5, 10, 15}; // 自动分配大小为3 scores new[10]; // 分配10个整型元素的数组 扩展数组通过 new[size](source)扩展并保留旧数据 int data[] {1,2,3};// 3个元素 data new[5](data); // 扩展到5个元素新增元素初始化为0 data[3] 4; // 直接赋值新元素 缩小数组截断多余元素 data new[2](data); // 仅保留前2个元素new[]方法每个new[]只能作用于动态数组的最高未定的那一维。int arr2 [ ] [ ] new [ 4 ] ; //int arr2 [ 4 ] [ ] //只能new最高未定的那一维子数组还需再new[ ] //不初始化int arr2 [ ] new [ 8 ] (‘{0,1}) ;//将dyn1[0:1]’{0,1}integer mem[2] [ ];//不创建size()方法定义function int size ( );返回值动态数组的元素个数没有创建动态数据则返回0。delete()方法定义function void delete();返回值无。数组大小变成0。队列缓存长度不确定的数据流。int q [$] {0,1};//不需要用单引号。长度是动态的。可直接初始化不能用new。 queue_name.size //返回queue的大小 insert(index,item) //index位置在index索引处插入item元素原先的后移 delete(index) //index位置刪掉某元素或整个queue pop_front() //去除第一个元素(队首 function element_t pop_front(); pop_back() //去除最后一个元素队尾 push_front() //插入元素到queue(0)队首 push_back() //插入元素到queue($)队尾function void push_back(input element_t item);[$:N]$代表最小值。[N: $]$代表最大值。{ }代表空队列q {} //删除队列队列拼接适用于无界队列通过 队列拼接操作符 {}直接合并两个队列module tb; int a[$] {1, 2, 3}; int b[$] {4, 5}; initial begin // 拼接队列a 的元素追加到 b 的末尾 b {b, a}; $display(b after concatenation: %p, b); // 输出: {4,5,1,2,3} end endmodule注意此方法会创建新队列并替换原队列 b适用于无界队列。如何避免questasim优化了队列的pop_front操作systemverilog的队列的连续2次pop_front操作实际却只生效1次1.-voptargsacc2.coverbces3.中间插入无关操作下面是错误现场动态数组忘记调用new如果一个动态数组没有用 new 函数的话Systemverilog会默认给其分配一个长度为 2000 的值。当传递过来的长度大于 2000 时就会报错。数组间赋值关联数组仅能被关联数组赋值如果满足下面条件fixed-size非合并数组、动态数组、队列、前面数组的部分都能兼容。源和目的的元素类型相同。若目的是fixed-size数组则源数组需要是相同的元素个数。关联数组通过键值对Key-Value映射实现非合并结构键可以是任意类型整数、字符串等。关联数组除了复制或比较数组外其它必须从数组中选择一个单独的元素然后才能在大多数表达式中使用它。定义data_type array_id [ index_type ]; logic [63:0] arr [bit[31:0]] logic [63:0] arr [*];//*代表unsigned整数类型num()和size()方法function int num();function int size();返回值数组元素个数。0代表空。delete()方法function void delete( [input index] );//index可选。若指定index则删除index那一个。若没有指定index则删除所有。若指定index对应的元素不存在则也不会告警。exists()存在function int exists( input index );返回值1代表存在。0代表不存在。first() 第一个的索引function int first( ref index );//索引值通过index从function传出来。返回值0代表数组是空。1代表数组非空。遍历顺序的“伪有序”表现,使用first/next方法元素的顺序取决于索引类型的排序规则整型索引按数值升序遍历。字符串索引按字典序升序遍历。类索引顺序不可预测。last() 最后一个的索引function int last( ref index );;//索引值通过index从function传出来。返回值0代表数组是空。1代表数组非空。next() 下一个的索引 next方法查找值大于给定索引参数的最小索引。function int next( ref index );//索引值通过index从function传入传出。返回值如果有下一个条目则为索引变量分配下一个条目的索引函数返回1。否则索引不变函数返回0。prev() 方法查找值小于给定索引参数的最大索引。function int prev( ref index );//索引值通过index从function传入传出。返回值如果有前一个条目则将前一个条目的索引分配给索引变量函数返回1。否则索引不变函数返回0。foreach顺序规则​​foreach循环变量顺序严格匹配数组维度声明顺序每个维度按左–右遍历。[7:0] 从7—0[0:7]从0—7是[ i , j ]在一个[ ]内而不是[ i ] [ j ] 。忽略某维度空着不填变量就行。[ i , , k ]ij不需要定义。能自动遍历数组的下标foreach的遍历规则logic [M0:M1] [S0:S1] Arr [D0:D1] [H0:H1] ; foreach(Arr[i,j,k,l])//jikl写在同一个[]方括号内逗号分开。 foreach(Arr[i,j,,l])//某个维度不想被遍历则对应的位置空着不写索引变量 - 索引变量i/j/k自动声明是局部变量。 - 遍历顺序是 Arr[D0--D1][H0--H1][M0--M1][S0--S1];在方括号[]内是从左到右遍历。 foreach的遍历规则[A:B]从A--B遍历不关心AB的大小 可以与日时分秒的变化来类比记忆 logic [A:B][C:D] Arr [E:F][I:J] ; --------- --------- |分 |秒 |日 |时 foreach(Arr[i,j,n,m]);//遍历的顺序如下 Arr[E--F][I--J][A--B][C--D] |日 |时 |分 |秒 跳过某个维度不遍历可以空置即可例如不想遍历[A:B]将其当做一个整体可以这样写 foreach(Arr[i,j, ,m]);//m从I开始,从左往右 注i/j/n/m不用提前定义fork join1 join2 join_any3 join_nonejoin 父进程会阻塞直到这个分支产生的所有进程结束。join_any 父进程会阻塞直到这个分支产生的任意一个进程结束。 然后继续执行join_none 父进程会继续与这个分支产生的所有进程并发执行。在父线程执行一条阻塞语句之前产生的进程不会启动执行。使用有符号类型要慎重signed 有符数和无符号数为什么要发明补码用补码可以借用无符号加法器实现有符号数的“加“、”减”。实际上fpga是不区分二进制数是“正”还是“负”的它就是一个二进制数而已。对于正数或无符号数存储的就是原码对于负数存储是补码。正数的补码 本身。负数的补码 取反1。取反符号位不参与数值位参与1符号位和数值位都参与。常数比如整数、位宽指定的常数本身并没有固定的符号属性它们的符号性取决于上下文。有符号数​​最高位为​​符号位​​0表示正数1表示负数。补码表示的数值范围− 2 ( n − 1 ) -2 ^{(n-1)}−2(n−1)到2 ( n − 1 ) − 1 2^{(n-1)}-12(n−1)−1n为位宽1位符号位n-1个数值位。− 2 7 − 128 -2 ^{7}-128−27−128到2 7 − 1 127 2^{7}-112727−1127为什么− 0 − 128 -0-128−0−128因为这是特例人为定义的不能用取反加一的规则推出。​​无符号数​​​​无符号位​​所有位均用于表示数值范围为0 到 2 n − 1 0 到 2^n-10到2n−1。例如8位无符号数范围为 0 到 255运算加了signed关键词的本质是运算时会先将数据扩位至相同的位宽然后按照有符号数的运算规则进行处理。有符号数与无符号数混合运算时结果默认按​​无符号数​​处理可能导致意外结果。需通过 $signed() 或 signed 关键字显式声明符号属性符号位的识别和位宽拓展有符号数最高位被识别为符号位高位拓展时拓展符号位无符号数高位拓展0数据的实际值人的角度如何如何读这个数函数全等 与 逻辑等仿真的时间函数$time 返回值64 位无符号整数按当前模块的时间单位time unit缩放后的整数。$stime 返回值32 位无符号整数与 $time类似但范围更小。$realtime 返回值real类型浮点数保留时间精度的小数部分。time t; t $time; $error(assert failed at time %0t,t);clog2n 函数缺点n0和1时返回值是0不太好最好自己写函数设置返回值最小值是10-7 共8种情况应该使用多少位宽的reg来表示3bit位宽0-8 共9种情况应该使用多少位宽的reg来表示4bit位宽0-9 共10种情况应该使用多少位宽的reg来表示4bit位宽方法一使用系统函数 $clog2(x)是将x取以2为底的对数并且向上取整。clog2(0) 0特殊规定clog2(1) 0因log2(1)0clog2(2) 1clog2(3)clog(4) 2向上取整clog2(8)3clog2(9)clog(16)4clog2(10)clog(16)4方法二自己写一个function代码functioninteger clog2(input integer n);nn -1;for(clog20;n0;clog2clog2 1)nn1;endfunction流操作//1、{{j}}表达式等价32h0a0b0c0d //2、等号()左边不管时 打包还是pack或unpack数组都会默认当作pack的来排列类似{g2[0],g2[1],g2[2],g2[3]} //3、{byte{j}} 分段对无意义。而对于有意义是可以调整最小块的顺序。 //4、{byte{j}}与{8{j}}等价可以指定分段的具体bit数也可以指定类型的宽度。 initial begin bit [7:0] j[4] {8h0A,8h0B,8h0C,8h0D} ; bit [3:0] [7:0] g0 ; bit [7:0] g1 [3:0] ; bit [7:0] g2 [4] ; g0 {byte{j}};//{g0[3],g0[2],g0[1],g0[0]} 32h0a0b0c0d g1 {byte{j}};//{g1[3],g1[2],g1[1],g1[0]} 32h0a0b0c0d g2 {{j}mailbox指定类型 mailbox #(string) str_mbx ;//字符串类型的邮箱 使用typedef typedef mailbox #(string) s_mbox; s_mbox sm ; 无类型邮箱 mailbox mbx ;//无类型 mbx new() ;//无限大 function new(int bound 0); mbx new(5) ;//容量为5个邮件 function new(int bound 0); mbx.num() ;//获取邮件个数 function int num(); mbx.put(8h55) ;//阻塞如果满了则死等 task put( singular message); mbx.try_put(8h55) ;//非阻塞返回0表示满 function int try_put( singular message); mbx.get(val) ;//阻塞如果空了则死等结果取出放在val变量内 task get( ref singular message ); mbx.try_get(val) ;//非阻塞返回0表示空如果非空结果取出放在val变量内 function int try_get( ref singular message ); mbx.peek(val) ;//阻塞如果空了则死等结果复制放在val变量内 task peek( ref singular message ); mbx.try_peek(val) ;//非阻塞返回0表示空如果非空结果复制放在val变量内 function int try_peek( ref singular message );assert//简单用法 assert #0 (condition);//condition0|x|z若条件不通过则产生默认告警打印。 //定制断言打印不会产生默认打印 assert #0 (condition) $display(condition1);//这样写 assert等同于if else $display(condition0);interface时钟可以是接口的一部分或者是一个单独的端口。 接口是一组双向logic信号的组合。 接口信号必须使用非阻塞赋值来驱动。 接口信号分组modport指定了方向加强工具检查。 class内不能定义使用接口类型要使用虚接口类型。 interface arb_if(input bit clk);//定义接口类型 logic rst ; logic [1:0] grant ; logic [1:0] request ; modport in (//可选定义方向检查更加严格 不用带位宽仅仅表示信号方向 input clk,rst,request, output grant//不用output [1:0] grant ); modport out (//可选定义方向检查更加严格 input clk,rst,grant, output request ); endinterface arb_if inst_arb_if ;//例化接口 arb_if inst_arb_if() ;//例化接口 module test_in(inst_arb_if.in a_if);//例化接口的modport ... endmodule module test_out(inst_arb_if.out a_if); ... endmoduleclass 基础类的new()函数类外直接传递参数给类。类的extern函数使用了类内部的parameter在类外书写找不到parameter可以使用类名::PARxx指定parameter来源。函数的参数的默认值不允许在extern函数指定要在函数声明时指定。class transaction #(int WIDTH8,int DEPTH10) ; bit [31:0] addr,crc,data;//变量属性函数/任务 方法 static int cnt 0 ;//静态变量只在这个类的所有对象内可见有效。 // function new(bit [31:0] a ,bit [31:0] b ,bit [31:0] c1 ) ;//new函数不能有返回值可以有参数 addr a ; crc b ; data c ; cnt ; endfunction // function void display ; $display(addr%0h,crc%0h,data%0h,cnt%0d,addr,crc,data,cnt); //this访问类的一级变量 $display(this.cnt%0d,this.cnt); endfunction //静态方法只能操作静态变量。 static function void static_display ; $display(cnt%0d,cnt); endfunction //函数定义在类外 extern function void display_crc () ; //task任务 task display_addr() ; $display(addr%0d,addr); endtask // endclass function void transaction::display_crc ; $display(crc%0h,crc); endfunction initial begin transaction tr ;//类的句柄 tr null transaction tr1 ;//类的句柄 tr null tr new(1,2) ;//类的实例对象;参数优先从左到右c使用默认FFFFFFFF tr.crc 32h1234 ;//改变类的变量值 tr.display() ; tr.display_crc() ; tr.display_addr() ; // tr1 tr ;//只是赋值了句柄对象没有复制tr1和tr指向同一个对象。 // tr null ;//没有句柄指向的对象会被系统回收。 tr1 null ; //通过类名来访问静态变量 $display(transaction.cnt%0d,transaction::cnt); end //默认赋值是浅拷贝仅复制句柄需自定义copy()方法实现深拷贝。参考https://zhuanlan.zhihu.com/p/358807792