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          EEPW首頁(yè) > 嵌入式系統(tǒng) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > Verilog數(shù)據(jù)類(lèi)型

          Verilog數(shù)據(jù)類(lèi)型

          作者: 時(shí)間:2017-06-06 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          HDL 有兩大類(lèi)。
          1) 線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型。 net type 表示 結(jié)構(gòu)化元件間的物理連線(xiàn)。它的值由驅(qū)動(dòng)元件的值決定,例如連續(xù)賦值或門(mén)的輸出。如果沒(méi)有驅(qū)動(dòng)元件連接到線(xiàn)網(wǎng),線(xiàn)網(wǎng)的缺省值為 z 。
          2) 寄存器類(lèi)型。 register type 表示一個(gè)抽象的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,它只能在 always 語(yǔ)句和 initial 語(yǔ)句中被賦值,并且它的值從一個(gè)賦值到另一個(gè)賦值被保存下來(lái)。寄存器類(lèi)型的變量具有 x 的缺省值。

          線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型

             線(xiàn)網(wǎng)包含下述不同種類(lèi)的線(xiàn)網(wǎng)子類(lèi)型。

          * wire
          * tri
          * wor
          * trior
          * wand
          * triand
          * trireg
          * tri1
          * tri0
          * supply0
          * supply1

          簡(jiǎn)單的線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型說(shuō)明語(yǔ)法為:

          net_kind [msb:lsb] net1, net2, . . . , netN;

          net_kind 是上述線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型的一種。 msb 和 lsb 是用于定義線(xiàn)網(wǎng)范圍的常量表達(dá)式;范圍定義是可選的;如果沒(méi)有定義范圍,缺省的線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型為 1 位。下面是線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型說(shuō)明實(shí)例。

          wire Rdy, Start; //2 個(gè) 1 位的連線(xiàn)。
          wand [2:0] Addr; //Addr 是 3 位線(xiàn)與。

          當(dāng)一個(gè)線(xiàn)網(wǎng)有多個(gè)驅(qū)動(dòng)器時(shí),即對(duì)一個(gè)線(xiàn)網(wǎng)有多個(gè)賦值時(shí),不同的線(xiàn)網(wǎng)產(chǎn)生不同的行為。例如,

          wor Rde;
          . . .
          assign Rde = Blt Wyl;
          . . .
          assign Rde = Kbl | Kip;

          本例中, Rde 有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)源,分別來(lái)自于兩個(gè)連續(xù)賦值語(yǔ)句。由于它是線(xiàn)或線(xiàn)網(wǎng), Rde 的有效值由使用驅(qū)動(dòng)源的值(右邊表達(dá)式的值)的線(xiàn)或 (wor) 表(參見(jiàn)后面線(xiàn)或網(wǎng)的有關(guān)章節(jié))決定。

          1. wire 和 tri 線(xiàn)網(wǎng)
             用于連接單元的連線(xiàn)是最常見(jiàn)的線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型。連線(xiàn)與三態(tài)線(xiàn) (tri) 網(wǎng)語(yǔ)法和語(yǔ)義一致;三態(tài)線(xiàn)可以用于描述多個(gè)驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)同一根線(xiàn)的線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型;并且沒(méi)有其他特殊的意義。

          wire Reset;
          wire [3:2] Cla, Pla, Sla;
          tri [ MSB - 1 : LSB +1] Art;
          如果多個(gè)驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)一個(gè)連線(xiàn)(或三態(tài)線(xiàn)網(wǎng)),線(xiàn)網(wǎng)的有效值由下表決定。
          wire ( 或 tri) 0 1 x z
          0 0 x x 0
          1 x 1 x 1
          x x x x x
          z 0 1 x z
          下面是一個(gè)具體實(shí)例:

          assign Cla = Pla Sla;
          . . .
          assign Cla = Pla ^ Sla;

          在這個(gè)實(shí)例中, Cla 有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)源。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)源的值(右側(cè)表達(dá)式的值)用于在上表中索引,以便決定 Cla 的有效值。由于 Cla 是一個(gè)向量,每位的計(jì)算是相關(guān)的。例如,如果第一個(gè)右側(cè)表達(dá)式的值為 01x, 并且第二個(gè)右測(cè)表達(dá)式的值為 11z ,那么 Cla 的有效值是 x1x ( 第一位 0 和 1 在表中索引到 x, 第二位 1 和 1 在表中索引到 1 ,第三位 x 和 z 在表中索引到 x) 。

          2. wor 和 trior 線(xiàn)網(wǎng)
             線(xiàn)或指如果某個(gè)驅(qū)動(dòng)源為 1 ,那么線(xiàn)網(wǎng)的值也為 1 。線(xiàn)或和三態(tài)線(xiàn)或 (trior) 在語(yǔ)法和功能上是一致的。

          wor [MSB:LSB] Art;
          trior [MAX - 1: MIN - 1] Rdx, Sdx, Bdx;
          如果多個(gè)驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)這類(lèi)網(wǎng),網(wǎng)的有效值由下表決定。
          wor ( 或 trior) 0 1 x z
          0 0 1 x 0
          1 1 1 1 1
          x x 1 x x
          z 0 1 x z

          3. wand 和 triand 線(xiàn)網(wǎng)
             線(xiàn)與 (wand) 網(wǎng)指如果某個(gè)驅(qū)動(dòng)源為 0 ,那么線(xiàn)網(wǎng)的值為 0 。線(xiàn)與和三態(tài)線(xiàn)與 (triand) 網(wǎng)在語(yǔ)法和功能上是一致的。

          wand [-7 : 0] Dbus;
          triand Reset, Clk;
          如果這類(lèi)線(xiàn)網(wǎng)存在多個(gè)驅(qū)動(dòng)源,線(xiàn)網(wǎng)的有效值由下表決定。
          wand ( 或 triand) 0 1 x z
          0 0 0 0 0
          1 0 1 x 1
          x 0 x x x
          z 0 1 x z

          4. trireg 線(xiàn)網(wǎng)
             此線(xiàn)網(wǎng)存儲(chǔ)數(shù)值(類(lèi)似于寄存器),并且用于電容節(jié)點(diǎn)的建模。當(dāng)三態(tài)寄存器 (trireg) 的所有驅(qū)動(dòng)源都處于高阻態(tài),也就是說(shuō),值為 z 時(shí),三態(tài)寄存器線(xiàn)網(wǎng)保存作用在線(xiàn)網(wǎng)上的最后一個(gè)值。此外,三態(tài)寄存器線(xiàn)網(wǎng)的缺省初始值為 x 。

          trireg [1:8] Dbus, Abus;

          5. tri0 和 tri1 線(xiàn)網(wǎng)
             這類(lèi)線(xiàn)網(wǎng)可用于線(xiàn)邏輯的建模,即線(xiàn)網(wǎng)有多于一個(gè)驅(qū)動(dòng)源。 tri0 ( tri1 )線(xiàn)網(wǎng)的特征是,若無(wú)驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng),它的值為 0 ( tri1 的值為 1 )。

          tri0 [ - 3:3] GndBus;
          tri1 [0: - 5] OtBus, ItBus;
          下表顯示在多個(gè)驅(qū)動(dòng)源情況下 tri0 或 tri1 網(wǎng)的有效值。
          tri0 (tri1) 0 1 x z
          0 0 x x 0
          1 x 1 x 1
          x x x x x
          z 0 1 x 0(1)

          6. supply0 和 supply1 線(xiàn)網(wǎng)
          supply0 用于對(duì) “ 地 ” 建模,即低電平 0 ; supply1 網(wǎng)用于對(duì)電源建模,即高電平 1 ;例如 :

          supply0 Gnd, ClkGnd;
          supply1 [2:0] Vcc;

          未說(shuō)明的線(xiàn)網(wǎng)

             在 HDL 中,有可能不必聲明某種線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型。在這樣的情況下,缺省線(xiàn)網(wǎng)類(lèi)型為 1 位線(xiàn)網(wǎng)。
          可以使用 `default_nettype 編譯器指令改變這一隱式線(xiàn)網(wǎng)說(shuō)明方式。使用方法如下:

          `default_nettype net_kind

          例如,帶有下列編譯器指令:

          `default_nettype wand

          任何未被說(shuō)明的網(wǎng)缺省為 1 位線(xiàn)與網(wǎng)。


          向量和標(biāo)量線(xiàn)網(wǎng)

             在定義向量線(xiàn)網(wǎng)時(shí)可選用關(guān)鍵詞 scalared 或 vectored 。如果一個(gè)線(xiàn)網(wǎng)定義時(shí)使用了關(guān)鍵詞 vectored, 那么就不允許位選擇和部分選擇該線(xiàn)網(wǎng)。換句話(huà)說(shuō),必須對(duì)線(xiàn)網(wǎng)整體賦值(位選擇和部分選擇在下一章中講解)。例如 :

          wire vectored [3:1] Grb;
          // 不允許位選擇 Grb[2] 和部分選擇 Grb [3:2]
          wor scalared [4:0] Best;
          // 與 wor [4:0] Best 相同,允許位選擇 Best [2] 和部分選擇 Best [3:1] 。
          如果沒(méi)有定義關(guān)鍵詞,缺省值為標(biāo)量。

          寄存器類(lèi)型

             有 5 種不同的寄存器類(lèi)型。

          * reg
          * integer
          * time
          * real
          * realtime

          1. reg 寄存器類(lèi)型
             寄存器 reg 是最常見(jiàn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型。 reg 類(lèi)型使用保留字 reg 加以說(shuō)明,形式如下:

          reg [ msb: lsb] reg1, reg2, . . . regN;
          msb 和 lsb 定義了范圍,并且均為常數(shù)值表達(dá)式。范圍定義是可選的;如果沒(méi)有定義范圍,缺省值為 1 位寄存器。例如:
          reg [3:0] Sat; //Sat 為 4 位寄存器。
          reg Cnt; //1 位寄存器。
          reg [1:32] Kisp, Pisp, Lisp;
          寄存器可以取任意長(zhǎng)度。寄存器中的值通常被解釋為無(wú)符號(hào)數(shù) , 例如:
          reg [1:4] Comb;
          . . .
          Comb = - 2; //Comb 的值為 14 ( 1110 ), 1110 是 2 的補(bǔ)碼。
          Comb = 5; //Comb 的值為 15 ( 0101 )。

          本文引用地址:http://yuyingmama.com.cn/article/201706/349520.htm


          2. 存儲(chǔ)器
             存儲(chǔ)器是一個(gè)寄存器數(shù)組。存儲(chǔ)器使用如下方式說(shuō)明:

          reg [ msb: 1sb] memory1 [ upper1: lower1],
          memory2 [upper2: lower2],. . . ;
          例如:
          reg [0:3 ] MyMem [0:63]
          //MyMem 為 64 個(gè) 4 位寄存器的數(shù)組。
          reg Bog [1:5]
          //Bog 為 5 個(gè) 1 位寄存器的數(shù)組。
          MyMem 和 Bog 都是存儲(chǔ)器。數(shù)組的維數(shù)不能大于 2 。注意存儲(chǔ)器屬于寄存器數(shù)組類(lèi)型。線(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)類(lèi)型沒(méi)有相應(yīng)的存儲(chǔ)器類(lèi)型。
             單個(gè)寄存器說(shuō)明既能夠用于說(shuō)明寄存器類(lèi)型,也可以用于說(shuō)明存儲(chǔ)器類(lèi)型。

          parameter ADDR_SIZE = 16 , WORD_SIZE = 8;
          reg [1: WORD_SIZE] RamPar [ ADDR_SIZE - 1 : 0], DataReg;

          RamPar 是存儲(chǔ)器,是 16 個(gè) 8 位寄存器數(shù)組,而 DataReg 是 8 位寄存器。
             在賦值語(yǔ)句中需要注意如下區(qū)別:存儲(chǔ)器賦值不能在一條賦值語(yǔ)句中完成,但是寄存器可以。因此在存儲(chǔ)器被賦值時(shí),需要定義一個(gè)索引。下例說(shuō)明它們之間的不同。

          reg [1:5] Dig; //Dig 為 5 位寄存器。
          . . .
          Dig = 5'b11011;

             上述賦值都是正確的 , 但下述賦值不正確:

          reg BOg[1:5]; //Bog 為 5 個(gè) 1 位寄存器的存儲(chǔ)器。
          . . .
          Bog = 5'b11011;

             有一種存儲(chǔ)器賦值的方法是分別對(duì)存儲(chǔ)器中的每個(gè)字賦值。例如:

          reg [0:3] Xrom [1:4]
          . . .
          Xrom[1] = 4'hA;
          Xrom[2] = 4'h8;
          Xrom[3] = 4'hF;
          Xrom[4] = 4'h2;

             為存儲(chǔ)器賦值的另一種方法是使用系統(tǒng)任務(wù):
          1) $readmemb (加載二進(jìn)制值)
          2) $readmemb (加載十六進(jìn)制值)
             這些系統(tǒng)任務(wù)從指定的文本文件中讀取數(shù)據(jù)并加載到存儲(chǔ)器。文本文件必須包含相應(yīng)的二進(jìn)制或者十六進(jìn)制數(shù)。例如:

          reg [1:4] RomB [7:1] ;
          $ readmemb (ram.patt, RomB);

          Romb 是存儲(chǔ)器。文件 “ram.patt” 必須包含二進(jìn)制值。文件也可以包含空白空間和注釋。下面是文件中可能內(nèi)容的實(shí)例。

          1101
          1110
          1000
          0111
          0000
          1001
          0011

             系統(tǒng)任務(wù) $readmemb 促使從索引 7 即 Romb 最左邊的字索引,開(kāi)始讀取值。如果只加載存儲(chǔ)器的一部分,值域可以在 $readmemb 方法中顯式定義。例如:

          $readmemb (ram.patt, RomB, 5, 3);

          在這種情況下只有 Romb[5],Romb[4] 和 Romb[3] 這些字從文件頭開(kāi)始被讀取。被讀取的值為 1101 、 1100 和 1000 。
          文件可以包含顯式的地址形式。

          @hex_address value
          如下實(shí)例:
          @5 11001
          @2 11010

          在這種情況下,值被讀入存儲(chǔ)器指定的地址。
             當(dāng)只定義開(kāi)始值時(shí),連續(xù)讀取直至到達(dá)存儲(chǔ)器右端索引邊界。例如:

          $readmemb (rom.patt, RomB, 6);
          // 從地址 6 開(kāi)始,并且持續(xù)到 1 。
          $readmemb ( rom.patt, RomB, 6, 4);
          // 從地址 6 讀到地址 4 。

          3. Integer 寄存器類(lèi)型
             整數(shù)寄存器包含整數(shù)值。整數(shù)寄存器可以作為普通寄存器使用,典型應(yīng)用為高層次行為建模。使用整數(shù)型說(shuō)明形式如下:

          integer integer1, integer2,. . . intergerN [msb:1sb] ;

          msb 和 lsb 是定義整數(shù)數(shù)組界限的常量表達(dá)式,數(shù)組界限的定義是可選的。注意容許無(wú)位界限的情況。一個(gè)整數(shù)最少容納 32 位。但是具體實(shí)現(xiàn)可提供更多的位。下面是整數(shù)說(shuō)明的實(shí)例。

          integer A, B, C; // 三個(gè)整數(shù)型寄存器。
          integer Hist [3:6]; // 一組四個(gè)寄存器。

          一個(gè)整數(shù)型寄存器可存儲(chǔ)有符號(hào)數(shù),并且算術(shù)操作符提供 2 的補(bǔ)碼運(yùn)算結(jié)果。
          整數(shù)不能作為位向量訪(fǎng)問(wèn)。例如,對(duì)于上面的整數(shù) B 的說(shuō)明, B[6] 和 B[20:10] 是非法的。一種截取位值的方法是將整數(shù)賦值給一般的 reg 類(lèi)型變量,然后從中選取相應(yīng)的位,如下所示:

          reg [31:0] Breg;
          integer Bint;
          . . .
          //Bint[6] 和 Bint[20:10] 是不允許的。
          . . .
          Breg = Bint;
          /* 現(xiàn)在, Breg[6] 和 Breg[20:10] 是允許的,并且從整數(shù) Bint 獲取相應(yīng)的位值。 */

          上例說(shuō)明了如何通過(guò)簡(jiǎn)單的賦值將整數(shù)轉(zhuǎn)換為位向量。類(lèi)型轉(zhuǎn)換自動(dòng)完成,不必使用特定的函數(shù)。從位向量到整數(shù)的轉(zhuǎn)換也可以通過(guò)賦值完成。例如 :

          integer J;
          reg [3:0] Bcq;

          J = 6; //J 的值為 32'b0000...00110 。
          Bcq = J; // Bcq 的值為 4'b0110 。

          Bcq = 4'b0101.
          J = Bcq; //J 的值為 32'b0000...00101 。

          J = - 6; //J 的值為 32'b1111...11010 。
          Bcq = J; //Bcq 的值為 4'b1010 。

          注意賦值總是從最右端的位向最左邊的位進(jìn)行;任何多余的位被截?cái)唷H绻隳軌蚧貞浧鹫麛?shù)是作為 2 的補(bǔ)碼位向量表示的,就很容易理解類(lèi)型轉(zhuǎn)換。

          4. time 類(lèi)型
          time 類(lèi)型的寄存器用于存儲(chǔ)和處理時(shí)間。 time 類(lèi)型的寄存器使用下述方式加以說(shuō)明。

          time time_id1, time_id2, . . . ,time_idN [ msb:1sb];

          msb 和 lsb 是表明范圍界限的常量表達(dá)式。如果未定義界限,每個(gè)標(biāo)識(shí)符存儲(chǔ)一個(gè)至少 64 位的時(shí)間值。時(shí)間類(lèi)型的寄存器只存儲(chǔ)無(wú)符號(hào)數(shù)。例如 :

          time Events [0:31]; // 時(shí)間值數(shù)組。
          time CurrTime; //CurrTime 存儲(chǔ)一個(gè)時(shí)間值。

          5. real 和 realtime 類(lèi)型
             實(shí)數(shù)寄存器(或?qū)崝?shù)時(shí)間寄存器)使用如下方式說(shuō)明:

          // 實(shí)數(shù)說(shuō)明:
          real real_reg1, real_reg2, . . ., real_regN;
          // 實(shí)數(shù)時(shí)間說(shuō)明:
          realtime realtime_reg1, realtime_reg2, . . . ,realtime_regN;
          realtime 與 real 類(lèi)型完全相同。例如 :
          real Swing, Top;
          realtime CurrTime;
          real 說(shuō)明的變量的缺省值為 0 。不允許對(duì) real 聲明值域、位界限或字節(jié)界限。

             當(dāng)將值 x 和 z 賦予 real 類(lèi)型寄存器時(shí),這些值作 0 處理。

          real RamCnt;
          . . .
          RamCnt = 'b01x1Z;
          RamCnt 在賦值后的值為 'b01010 。

          3.8 參數(shù)
             參數(shù)是一個(gè)常量。參數(shù)經(jīng)常用于定義時(shí)延和變量的寬度。使用參數(shù)說(shuō)明的參數(shù)只被賦值一次。參數(shù)說(shuō)明形式如下:

          parameter param1 = const_expr1, param2 = const_expr2, . . . ,
          paramN = const_exprN;

          下面為具體實(shí)例:

          parameter LINELENGTH = 132, ALL_X_S = 16'bx;
          parameter BIT = 1, BYTE = 8, PI = 3.14;
          parameter STROBE_DELAY = ( BYTE + BIT) / 2;
          parameter TQ_FILE = /home/bhasker/TEST/add.tq;

          參數(shù)值也可以在編譯時(shí)被改變。改變參數(shù)值可以使用參數(shù)定義語(yǔ)句或通過(guò)在模塊初始化語(yǔ)句中定義參數(shù)值.



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