Verilog学习笔记1——关键词、运算符、数据类型、function/task、initial/always、generate

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前言

2023.4.4
2023.4.7 补充综合和不可综合的关键词

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一、关键词

module/endmodule
input/output/inout
parameter
wire/reg
always/assign
begin/end
posedge/negedge
case/default/endcase
if/esle
for

二、运算符

位运算符和缩位运算符区别：缩位运算符结果为1bit，位运算符结果位数和操作数位数相同

三、数据类型

总共：19种

1、基本类型：reg、wire、integer、parameter

当信号没有定义类型时，缺省类型为wire，缺省值为高阻Z。

wire：常和assign用来描述组合逻辑，verilog中输入输出缺省类型为wire。

reg：寄存器数据类型，缺省值是未知的，无符号数，但reg可以是负数也可以是正数。
在表达式的操作数中被当作是无符号数，假如是4bit的-1，则在实际运算时是-1的补码，也就是+15。
在always块内的每一个信号都必须是reg类型。

integer：寄存器数据类型，有符号数，最小为32位，与宿主机的字的位数。

parameter：定义常量，用来提高代码的可读性和可维护性

• reg 型和 wire 型的区别：reg 型保持最后一次的赋值，而 wire 型则需要持续的驱动。
• reg, integer, real，time 都是寄存器数据类型，定义在 Verilog 中用来保存数值的变量，和实际的硬件电路中的寄存器有区别。
• reg、integer是可综合的，time（64位）不可综合，real（32位）由仿真器决定。

四、条件语句

1、条件语句必须在过程块中使用，其他地方不可以。

2、0、z、X都是假，只有1条件才为真

3、出现锁存器的情况：

• if else没有写完整
• always里面，如果给定条件下变量没有被赋值，这个变量将一直保持原来的值，就会生成锁存器
• 有else不一定没有锁存器，没有else也不一定有锁存器。

4、case语句如果情况完备，可以不写default

五、循环语句

1、for

for：for循环几次，就会把电路复制几次，循环次数越多，面积越大，综合越慢

2、generate

generate：生成可配置的、可综合的RTL设计结构。在elaboration阶段、仿真之前执行，必须保证generate的所有表达式都是常量

应用场景：

• 多次实例化某个模块
• 条件generate，if-generate或者case-generate
• 断言

module n_bit_xor
#(parameter SIZE = 16)
(input [SIZE-1:0] a,input [SIZE-1:0] b,output [SIZE-1:0] y
);genvar i;generatefor(i=0;i<SIZE;i=i+1)begin:label  //这里一定要写模块名称，否则会报错xor u_xor(y[i], a[i], b[i]);//会实例化生成label[0].u_xor、label[1].u_xor、label[2].u_xor//实例化后的层次路径为n_bit_xor.label[0].u_xorendendgenerate
endmodule

六、function和task

function	task
只能用于组合逻辑	组合逻辑和时序逻辑都可以，但只有组合逻辑才能综合
可以有/无返回值，缺失则返回一位寄存器类型数据	无返回值
	只能出现在过程块内，不能出现initial和always
至少有一个输入	多个输入/输出/双向端口
只能调用函数	可以调用函数/任务
不包含时间控制语句	可包含时延控制语句（不可综合）

七、initial和always

1、initial和always相同点和区别

之前在SV语法的这篇文章里面有：传送门
initial：初始化仿真变量，作为电路的仿真信号来生成激励
always：边沿触发和电平触发，可综合成寄存器或者锁存器

2、always和assign语句区别

• assign语句赋值的信号类型为wire，always块里面是reg类型，但是不是真的寄存器，只有当always的触发条件为时钟上升沿，才会被综合为触发器
• 当仿真时，a=0，但是b是不定态。因为b的触发条件是always内的所有输入信号发生改变，才会变化，而1‘b0始终是不变的

assign a = 1'b0;always@(*)b = 1'b0;