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Verilog邏輯設計中的循環語句和運算符

FPGA之家 ? 來源:時沿科技 ? 作者:Nemo_Yxc ? 2022-03-15 11:41 ? 次閱讀

“本文主要分享了在Verilog設計過程中一些經驗與知識點,主要包括循環語句(forever、repeat、while和for)、運算符。”

01

循環語句

在Verilog中存在著4種類型的循環語句(forever、repeat、while和for),其中“while”與“for”的使用方法與C語言中的基本類似。

“forever”語句

語句格式如下: forever begin //add codes end

forever語句經常用于仿真時產生周期性的波形,但是必須寫在initial塊中。示例代碼如下
rega;  initial begin    a = 0;    forever      begin        #5 a = ~a;      end  end
仿真效果如下:

fb1b5090-9197-11ec-952b-dac502259ad0.png

可以看出,clk每5ns實現一次電平翻轉。
  • “repeat”語句

語句格式如下: repeat(重復次數) begin // add codes end示意代碼如下:
  parameter      times = 3;reg[7:0]b_1,b_2;  initial    begin      b_1 = 0;      #10;      b_1 = 8'b0000_0100;      #10;end  always@(b_1)    begin      b_2 = b_1;        repeat(times)        begin          b_2 = b_2 << 1;        end    end
仿真結果如下:

fb2e4cc2-9197-11ec-952b-dac502259ad0.png

在10ns的時候,b_1賦值為8’b0000_0100,這時候repeat語句觸發,b_2變成了8’b0010_0000,可見b_2右移了三位,也就是repeat內的語句重復執行了3次。

  • “while”語句

語句格式如下: while(表達式) begin end while后面的表達式為真時,while將會一直執行,直到表達式為假時,才結束執行while語句。示例代碼如下

reg[7:0]c_1,c_2;  initial    begin      c_1 = 0;      #10;      c_1 = 1;      c_2 = 8'b0000_0001;      while(c_1)        begin          c_2 = c_2 << 1;          #10;          if(c_2 == 8'b0001_0000)            c_1 = 0;          else            c_1 = 1;        end    end
仿真結果如下:

fb40361c-9197-11ec-952b-dac502259ad0.png

可以看出,當c_1==1的時候,while中的語句在不停的執行,當c_1==0時,程序跳出while,不在執行。
  • “for”語句

for語句的語句形式:for(表達式1;表達式2;表達式3)beginend 它的執行過程如下:
  1. 先求表達式1;

  2. 求解表達式2。若其值為真,則執行 for 語句中指定的內嵌語句,然后執行第3步;若表達式2值為假,則結束循環,轉到第5步;

  3. 求解表達式3;

  4. 轉回上面第2步繼續執行;

  5. 循環結束,執行 for 語句下面的語句。

    示例代碼如下:

  reg    [7:0]    d_1,d_2;  initial    begin      d_2 = 10;      #10;      for(d_1=1;d_1<5;d_1=d_1+1)        begin          d_2 = d_2 + 3;          #5;        end    end

fb4fb506-9197-11ec-952b-dac502259ad0.png

02

運算符

  • 基本算術運算符

  1. + (加法運算符);

  2. - (減法運算符);

  3. * (加法運算符);

  4. / (除法運算符);

  5. % (模運算符或者求余運算符,要求%兩側均為整型數據,結果取第一個操作數的符號位,-10%3的結果是-1,11%-3的結果是2);

  • 賦值運算符

  1. =;

  2. <=;

  • 關系運算符

  1. > (大于);

  2. >= (大于等于);

  3. <=? ? ? (小于等于);

  4. == (等于);

  5. != (不等于);

  6. === (等于,可以比較含有X和Z的操作數,在仿真中用的比較多);

  7. !== (不等于,可以比較含有X和Z的操作數,在仿真中用的比較多)。

  • 邏輯運算符

  1. && (邏輯與);

  2. || (邏輯或);

  3. ! (邏輯非)。

  • 條件運算符

?:

例子:y=x?a:b(當x為真時,y=a,當x為假時,y=b)。

  • 位運算符

位運算符的操作數是幾位,結果也是幾位。

  1. ~ (取反);

  2. & (按位與);

  3. | (按位或);

  4. ^ (按位異或,XOR,相同為0,不同為1);

  5. ^~ (按位同或,相同為1,不同為0);

  6. ~& (與非,先按與的操作,然后結果取反);

  7. ~| (或非,先按或的操作,然后結果取反)。

  • 移位運算符

  1. <

  2. >> (右移,右移一位相當于除以2)。

  • 拼接運算符

{s1,s2,s3,s4}:將兩個或者多個信號拼接起來。

  • 縮減運算符(一元簡約運算符)

縮減運算符對單個操作數進行與、或、非遞推運算,最后的結果是1位的二進制數。具體過程如下:

  1. 先將操作數的第1位和第2位進行與、或、非運算;

  2. 運算的結果與第3位進行與、或、非運算;

  3. 一次類推,知道最后一位。

例子:
reg    [3:0]     a;reg              b;b = &a;   等同于   b = ((a[0]&a[1])&a[2])&a[3]。
審核編輯:郭婷


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原文標題:Verilog基礎知識學習筆記(三)

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