Verilog数据类型与表达式

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1、第第4 4讲讲 数据类型与表达式数据类型与表达式nVerilog HDL提供了丰富的数据类型，本讲把 Verilog HDL的数据分为常量和变量两类，并 分别介绍其特点和使用方法。n表达式是操作符、操作数和标点符号序列，其 目的是用来说明一个计算过程。程序中的大部分语句是由表达式构成的。本讲 将给出操作符和操作数的种类及正确用法。主要内容（一） 常量n在程序运行过程中，其值不能被改变的量称 为常量。Verilog HDL有整型、实数型、字 符串型3种常量。n在整型或实数型常量的任意位置可以随意插 入下划线“_”（但是不能当作首符号），这些 下划线对数本身并没有意义，但是当数字很 长时使用下划线

2、可以提高可读性。一、数据类型一、数据类型nVerilog HDL有4种基本的逻辑逻辑 状态态：0 表示逻辑0或“假”；1 表示逻辑1或“真”；x 表示未知；z 表示高阻。n注意：x值和z值都是不分大小写的，如：值0x1z与值0X1Z相同。nVerilog HDL的常量是由以上这4种基本值组 成的。Verilog HDL的整数有两种书写格式：n十进制数格式；n基数格式。 （1）十进制数格式是一个可以带正负号的数字 序列，代表一个有符号数，如下例： n32 /十进制数32n-15 /十进制数-151 1整型常量（整型常量（整数整数）（2）基数格式的数通常是无符号数，形式如下：sizebase va

3、luensize定义常量的位数（长度），这是可选项；nbase是基数，规定这个数据的进制，可以是o或O （表示八进制），b或B（表示二进制），d或D（ 表示十进制），h或H（表示十六进制）之一；nvalue是一个数字序列，其形式应与base定义的形 式相符。这个数字序列中出现的值x和z以及十六进 制中的af不区分大小写，“?”字符可以代替值z。n下面给出一些典型书写方法，有正确的也有错误的。n5O37 /5位八进制数n4D2 /4位十进制数n4B1x_01 /4位二进制数n7Hx /7位x(扩展的x), 即xxxxxxxn4hZ /4位z(扩展的z) , 即zzzzn2h1? /2位十六进制数

4、，与2h1z相同n8h 2 A /在位数和字符之间，以及基数和数值之间允 许出现空格n4d-4 /非法：数值不能为负n3 b001 /非法：和基数b之间不允许出现空格n(2+3)b10 /非法：位数不能够为表达式n如果没有定义常量的位数，那么这个数的长度就是相 应值的位数，例如：no721 /9位八进制数nhAF /8位十六进制数n如果定义的长度大于数字序列的实际长度，通常在数 据序列的高位（左侧）补0。但是如果这个数字序列 最左边一位为x或z，就用x或z在左边补位，例如：n10b10 /左边补0, 0000000010n10bx0x1 /左边补x, xxxxxxx0x1n如果定义的长度小于数

5、字序列的实际长度，这个数字 序列最左边超出的位将被截断，例如：n3b1001_0011 /与3b011相等n5H0FFF /与5H1F相等n实数的定义方式有两种： （1）十进制格式，由数字和小数点组成（必须 有小数点），例如：n2.0n5.678n11572.12n0.1n2. / 非法：小数点右侧必须有数字2 2实数型常量实数型常量（浮点数）（浮点数）2）指数格式，由数字和字符e（E）组成 例：n23_5.1e2 /其值为23510.0，忽略下划 线n3.6E2 /其值为360.0 ( e与E相同)n5E4 /其值为0.0005e的前面必须要有数字而且后面必须为整数3 3字符串型常量字符串型

6、常量n字符串常量是由一对双引号括起来的字符序列。 例：n“INTERNAL ERROR“n“ R E A C H E D H E R E ” /空格出现在 /双引号内，所以是字符串的组成部分n“12345_6789_0“ /下划线出现在 /双引号内，所以是字符串的组成部分n实际上，字符都会被转换成二进制数，而且 这种二进制数是按特定规则编码的。现在普 遍都采用ASCII码，这种代码把每个字符用 一个字节（8位）的二进制数表示。所以字符 串实际就是若干个8位ASCII码的序列。例如 字符串“INTERNAL ERROR”共有14个字符 ，存储这个字符串的变量就需要8*14位的存 储空间，如下：n

7、reg 1:8*14 Message; /定义变 量Message并分配存储空nMessage = “INTERNAL ERROR“ /给 变量Message赋值为字符串常量参数参数n n 在在VerilogVerilog语言中，用语言中，用参数参数parameterparameter来定义符号常来定义符号常量。参数常用来定义时延和变量的宽度。量。参数常用来定义时延和变量的宽度。 n n 其定义格式如下：其定义格式如下： parameter parameter 参数名参数名1=1=表达式表达式1 1，参数名，参数名2=2=表达式表达式2 2，参，参 数名数名3=3=表达式表达式3 3， ；n

8、n 例：例：parameter parameter selsel=8,code=8ha3=8,code=8ha3；nVerilog HDL有线网net和寄存器两种类型的变 量，每种类型都有其在电路中的实际意义。 1线网型变量nNet型数据相当于硬件电路中的各种物理连接， 其特点是输出的值紧跟输入值的变化而变化。对net型有两种驱动方式，一种方式是在结构描 述中将其连接到一个门元件或模块的输出端；另 一种方式是用持续赋值语句assign对其进行赋值 。 wire是最常用的Net型变量。（二）（二） 变量变量nwire型变量的定义格式如下：nwire 数据名1，数据名2，数据名n；n例如： wir

9、e a,b； /定义了两个wire型变量a和b2 2寄存器型变量寄存器型变量n寄存器表示一个抽象的数据存储单元，可以通过 赋值语句改变寄存器内存储的值。n寄存器只能在always和initial过程语句中赋值， 在未被赋值时，寄存器的缺省值为x。nVerilog HDL共有5种寄存器类型：Reg（最常用的寄存器型），integer，time， real，realtimen Reg定义格式如下：reg 数据名1，数据名2，数据名n； 例：reg a,b； /定义了两个reg型变量a，breg7:0 q; /定义q为8位宽的reg型向量用reg声明存储器n在Verilog HDL中不能直接声明存储

10、器，存储 器是通过寄存器数组声明的，即用reg声明。n存储器声明形式如下：nreg msb: lsb memory1 upper1:lower1 ,memory2 upper2:lower2 ,.;n其中msb、lsb定义了存储器中单个寄存器的位宽； memory1和memory2是存储器名；upper1、 lower1和upper2、lower2分别定义了这两个存储 器的大小（有多少个寄存器）。n下面是两个存储器声明实例：nreg 0:3 MyMem 0:63n/ /MyMem是由64个4位寄存器组成的存储 器nreg Bog 1:5n/ /Bog是由5个1位寄存器组成的数组n注意：可以只用

11、一条赋值语句就完成对一个 寄存器的赋值，但是不能只用一条赋值语句 就完成对整个存储器的赋值，应当对存储器 中的每个寄存器单独赋值。对存储器赋值的正确方法如下：nreg 0:3 Xrom 1 : 4 /Xrom是由4个4位 寄存器组成的存储器 对存储器赋值方法一：nXrom1 = 4hA; /对其中一个寄存器赋值nXrom2 = 4h8; /对其中一个寄存器赋值nXrom3 = 4hF; /对其中一个寄存器赋值nXrom4 = 4h2; /对其中一个寄存器赋值n对存储器赋值方法二： 使用$readmemb系统 任务从指定的文本文件中读取数据并加载到存 储器。n例：reg 1:4 RomB 1:7

12、 ;$readmemb (“ram.patt“, RomB);RomB是存储器名，ram.patt是包含数据的 文本文件，ram.patt必须包含二进制值，也可 以包含空白和注释。1 操作数n操作数就是运算对象，位于操作符左右两侧。操 作数有如下8种类型：n常数n参数（parameter定义的数）n线网（wire定义的数）n寄存器（Reg定义的数）n位选择（线网或寄存器的某个位）n部分选择（线网或寄存器的部分连续位）n存储器单元n函数调用二、表达式nVerilog HDL的操作符有如下9种类型：n算术操作符n关系操作符n相等操作符n逻辑操作符n按位操作符n归约操作符（缩位操作符）n移位操作符n

13、条件操作符n连接和复制操作符 其中，除条件操作符从右向左关联外，其余所有操作 符均自左向右关联。2 操作符（1）算术运算符（Arithmetic operators）n常用的算术运算符包括： +加 -减 *乘 /除 %求模n注意：n整数除法将截断所有小数部分，如7/4 结果 为1；n模操作符将求出与第一个操作数符号相同的 余数，如7%4结果为3，而-7%4结果为-3 ；n如果算术操作符的操作数中出现x或z，那么 整个算术操作的运算结果为x。例如： b10x1 + b01111 的结果为不确定数 bxxxxx。（2）关系操作符n关系操作符是对两个操作数进行比较，如果 比较结果为真则结果为1，如果

14、比较结果为假 则结果为0，关系操作符多用于条件判断。n关系操作符有如下4种：（大于）=（不小于）45 /结果为假（0）52= b01110 等价于：b01000 = b01110 /结果为假（0）（3）相等操作符n与关系操作符类似，相等操作符也是对两个 操作数进行比较，如果比较结果为假，则结 果为0，否则结果为1。n相等操作符有如下4种：=（逻辑相等）!=（逻辑不等）=（全等）!=（非全等）n其中，“=”和“!=”是把两个操作数的逻辑值 做比较，由于操作数中某些位可能是x或z， 所以比较结果也有可能是x。n而 “=”和“!=”是按位进行比较，即便在 两个操作数中某些位出现了x或z，只要它们 出

15、现在相同的位，那么就认为二者是相同的 ，比较结果为1，否则为0，而不会出现结果 为x的情况。（4）逻辑操作符n逻辑操作符是对操作数做与、或、非运算， 操作结果为0或1。逻辑操作符有3种：/Crd是逻辑0 Dgs = b1; /Dgs是逻辑1 那么：Crd B = b0100;那么：A | B /结果为0110A B = b0100; 那么： |B /结果为1，因为B中有1MyReg /结果为x，说明操作数MyReg中包含x(7) 移位操作符n移位操作符是把操作数向左或向右移位若干 位。移位操作符有2种： (右移)(8) 条件运算符（conditional operators）?:n三目运算符，其定义方式如下：信号=条件?表达式1:表达式2; 当条件成立时，信号取表达式1的值，反之取表达式 2的值。(9) 位拼接运算符（concatenation operators） 该运算符将两个或多个