Verilog 学习笔记(2)——基本语法、数值、数据类型、表达式、编译指令

 本章介绍Verilog语句的基本语法,数值表示,数据类型,表达式,编译指令内容。

文章目录

  • 2.1 Verilog 基础语法
    • 格式
    • 注释
    • 标识符与关键字
  • 2.2 Verilog 数值表示
    • 数值种类
    • 整数数值表示方法
    • 实数表示方法
    • 字符串表示方法
  • 2.3 Verilog 数据类型
    • 线网(wire)
    • 寄存器(reg)
    • 向量
    • 整数,实数,时间,数组,存储器,参数,字符串等寄存器变量
  • 2.4 Verilog 表达式
    • 表达式
    • 操作数
    • 操作符
    • 算术操作符
    • 关系操作符
    • 等价操作符
    • 逻辑操作符
    • 按位操作符
    • 归约操作符
    • 移位操作符
    • 拼接操作符
    • 条件操作符
  • 2.5 Verilog 编译指令
    • `` `define``和`` `undef``
    • `` `ifdef``, `` `ifndef``, `` `elsif``, `` `else``, `` `endif``
    • `include
    • `timescale
    • `default_nettype
    • `resetall
    • `` `celldefine``, `` `endcelldefine``
    • `` `unconnected_drive``, `` `nounconnected_drive``


2.1 Verilog 基础语法

格式

Verilog 是区分大小写的。
格式自由,可以在一行内编写,也可跨多行编写。
每个语句必须以分号为结束符。空白符(换行、制表、空格)都没有实际的意义,在编译阶段可忽略。

注释

Verilog 注释和C语言一致,有 2 种注释方式:
用 // 进行单行注释,用 /* 与 */ 进行跨行注释。

标识符与关键字

标识符(identifier)可以是任意一组字母、数字、$ 符号和 _(下划线)符号的合,但标识符的第一个字符必须是字母或者下划线,不能以数字或者美元符开始。
另外,标识符是区分大小写的。

关键字是 Verilog 中预留的用于定义语言结构的特殊标识符。
Verilog 中关键字全部为小写。


2.2 Verilog 数值表示

数值种类

Verilog HDL 有下列四种基本的值来表示硬件电路中的电平逻辑:

  • 0:逻辑 0 或 “假”
  • 1:逻辑 1 或 “真”
  • x 或 X:未知
  • z 或 Z:高阻

x 意味着信号数值的不确定,即在实际电路里,信号可能为 1,也可能为 0。
z 意味着信号处于高阻状态,常见于信号(input, reg)没有驱动时的逻辑结果。例如一个 pad 的 input 呈现高阻状态时,其逻辑值和上下拉的状态有关系。上拉则逻辑值为 1,下拉则为 0 。

整数数值表示方法

数字声明时,合法的基数格式有 4 中,包括:十进制('d 或 'D),十六进制('h 或 'H),二进制('b 或 'B),八进制('o 或 'O)。数值可指明位宽,也可不指明位宽。例如:
指明位宽:

4'b1011         // 4bit 数值
32'h3022_abcd   // 32bit 的数值

其中,下划线 _ 是为了增强代码的可读性。

不指明位宽:
一般直接写数字时,默认为十进制表示,例如下面的 3 种写法是等效的:

counter = 'd100 ; //一般会根据编译器自动分频位宽,常见的为32bit
counter = 100 ;
counter = 32'h64 ;

负数表示
通常在表示位宽的数字前面加一个减号来表示负数。例如:

-6'd15  
-15

-15 在 5 位二进制中的形式为 5’b10001, 在 6 位二进制中的形式为 6’b11_0001。

实数表示方法

实数表示方法主要有两种方式:
十进制:

123.123
3.0
0.001

科学计数法:

1.5e4         //大小为15000
1_0001e4      //大小为100010000
1E-2          //大小为0.01

字符串表示方法

字符串是由双引号包起来的字符队列。字符串不能多行书写,即字符串中不能包含回车符。Verilog 将字符串当做一系列的单字节 ASCII 字符队列。例如,为存储字符串 “www.csdn.net”, 需要 12*8bit 的存储单元。例如:

reg [0: 14*8-1]       str ;
assign str = "www.csdn.net";

2.3 Verilog 数据类型

Verilog 最常用的 2 种数据类型就是线网(wire)与寄存器(reg),其余类型可以理解为这两种数据类型的扩展或辅助。

线网(wire)

wire 类型表示硬件单元之间的物理连线,由其连接的器件输出端连续驱动。如果没有驱动元件连接到 wire 型变量,缺省值一般为 “Z”。举例如下:

wire   interrupt ;
wire   flag1, flag2 ;
wire   gnd = 1'b0 ;  

线网型还有其他数据类型,包括 wand,wor,wri,triand,trior,trireg 等。这些数据类型用的频率不是很高,这里不做介绍。

寄存器(reg)

寄存器(reg)用来表示存储单元,它会保持数据原有的值,直到被改写。声明举例如下:

reg    clk_temp;
reg    flag1, flag2 ;

例如在 always 块中,寄存器可能被综合成边沿触发器,在组合逻辑中可能被综合成 wire 型变量。寄存器不需要驱动源,也不一定需要时钟信号。在仿真时,寄存器的值可在任意时刻通过赋值操作进行改写。例如:

reg rstn ;
initial begin
    rstn = 1'b0 ;
    #100 ;
    rstn = 1'b1 ;
end

向量

当位宽大于 1 时,wire 或 reg 即可声明为向量的形式。例如:

reg [3:0]      counter ;    //声明4bit位宽的寄存器counter
wire [32-1:0]  gpio_data;   //声明32bit位宽的线型变量gpio_data
wire [8:2]     addr ;       //声明7bit位宽的线型变量addr,位宽范围为8:2
reg [0:31]     data ;       //声明32bit位宽的寄存器变量data, 最高有效位为0

对于上面的向量,我们可以指定某一位或若干相邻位,作为其他逻辑使用。例如:

wire [9:0]     data_low = data[0:9] ;
addr_temp[3:2] = addr[8:7] + 1'b1 ;

Verilog 支持可变的向量域选择,例如:

reg [31:0]     data1 ;
reg [3:0]      byte1 [7:0];
integer j ;
always@* begin
    for (j=0; j<=3;j=j+1) begin
        byte1[j] = data1[(j+1)*8-1 : j*8];
        //把data1[7:0]…data1[31:24]依次赋值给byte1[0][7:0]…byte[3][7:0]
    end
end

Verillog 还支持指定 bit 位后固定位宽的向量域选择访问。

  • [bit+: width] : 从起始 bit 位开始递增,位宽为 width。
  • [bit-: width] : 从起始 bit 位开始递减,位宽为 width。
//下面 2 种赋值是等效的
A = data1[31-: 8] ;
A = data1[31:24] ;

//下面 2 种赋值是等效的
B = data1[0+ : 8] ;
B = data1[0:7] ;

对信号重新进行组合成新的向量时,需要借助大括号。例如:

wire [31:0]    temp1, temp2 ;
assign temp1 = {byte1[0][7:0], data1[31:8]};  //数据拼接
assign temp2 = {32{1'b0}};  //赋值32位的数值0  

整数,实数,时间,数组,存储器,参数,字符串等寄存器变量

整数,实数,时间等数据类型实际也属于寄存器类型。

整数(integer)

整数类型用关键字 integer 来声明。声明时不用指明位宽,位宽和编译器有关,一般为32 bit。reg 型变量为无符号数,而 integer 型变量为有符号数。例如:

reg [31:0]      data1 ;
reg [3:0]       byte1 [7:0]; //数组变量,后续介绍
integer j ;  //整型变量,用来辅助生成数字电路
always@* begin
    for (j=0; j<=3;j=j+1) begin
        byte1[j] = data1[(j+1)*8-1 : j*8];
        //把data1[7:0]…data1[31:24]依次赋值给byte1[0][7:0]…byte[3][7:0]
        end
end

此例中,integer 信号 j 作为辅助信号,将 data1 的数据依次赋值给数组 byte1。综合后实际电路里并没有 j 这个信号,j 只是辅助生成相应的硬件电路。

实数(real)

实数用关键字 real 来声明,可用十进制或科学计数法来表示。实数声明不能带有范围,默认值为 0。如果将一个实数赋值给一个整数,则只有实数的整数部分会赋值给整数。例如:

real        data1 ;
integer     temp ;
initial begin
    data1 = 2e3 ;
    data1 = 3.75 ;
end
 
initial begin
    temp = data1 ; //temp 值的大小为3
end

时间(time)

Verilog 使用特殊的时间寄存器 time 型变量,对仿真时间进行保存。其宽度一般为 64 bit,通过调用系统函数 $time 获取当前仿真时间。例如:

time       current_time ;
initial begin
       #100 ;
       current_time = $time ; //current_time 的大小为 100
end

数组

在 Verilog 中允许声明 reg, wire, integer, time, real 及其向量类型的数组。
数组维数没有限制。线网数组也可以用于连接实例模块的端口。数组中的每个元素都可以作为一个标量或者向量,以同样的方式来使用,形如:<数组名>[<下标>]。对于多维数组来讲,用户需要说明其每一维的索引。例如:

integer          flag [7:0] ; //8个整数组成的数组
reg  [3:0]       counter [3:0] ; //由4个4bit计数器组成的数组
wire [7:0]       addr_bus [3:0] ; //由4个8bit wire型变量组成的数组
wire             data_bit[7:0][5:0] ; //声明1bit wire型变量的二维数组
reg [31:0]       data_4d[11:0][3:0][3:0][255:0] ; //声明4维的32bit数据变量数组

下面显示了对数组元素的赋值操作:

flag [1]   = 32'd0 ; //将flag数组中第二个元素赋值为32bit的0值
counter[3] = 4'hF ;  //将数组counter中第4个元素的值赋值为4bit 十六进制数F,等效于counter[3][3:0] = 4'hF,即可省略宽度;
assign addr_bus[0]        = 8'b0 ; //将数组addr_bus中第一个元素的值赋值为0
assign data_bit[0][1]     = 1'b1;  //将数组data_bit的第1行第2列的元素赋值为1,这里不能省略第二个访问标号,即 assign data_bit[0] = 1'b1; 是非法的。
data_4d[0][0][0][0][15:0] = 15'd3 ;  //将数组data_4d中标号为[0][0][0][0]的寄存器单元的15~0bit赋值为3

虽然数组与向量的访问方式在一定程度上类似,但不要将向量和数组混淆。向量是一个单独的元件,位宽为 n;数组由多个元件组成,其中每个元件的位宽为 n 或 1。它们在结构的定义上就有所区别。

存储器

存储器变量就是一种寄存器数组,可用来描述 RAM 或 ROM 的行为。例如:

reg               membit[0:255] ;  //256bit的1bit存储器
reg  [7:0]        mem[0:1023] ;    //1Kbyte存储器,位宽8bit
mem[511] = 8'b0 ;                  //令第512个8bit的存储单元值为0

参数

参数用来表示常量,用关键字 parameter 声明,只能赋值一次。例如:

parameter      data_width = 10'd32 ;
parameter      i=1, j=2, k=3 ;
parameter      mem_size = data_width * 10 ;

但是,通过实例化的方式,可以更改参数在模块中的值。此部分以后会介绍。
局部参数用 localparam 来声明,其作用和用法与 parameter 相同,区别在于它的值不能被改变。所以当参数只在本模块中调用时,可用 localparam 来说明。

字符串
字符串保存在 reg 类型的变量中,每个字符占用一个字节(8bit)。因此寄存器变量的宽度应该足够大,以保证不会溢出。
有一些特殊字符在显示字符串中有特殊意义,例如换行符,制表符等。如果需要在字符串中显示这些特殊的字符,则需要在前面加前缀转义字符 \ 。例如下表所示:

转义字符 显示字符
\n 换行
\t 制表符
%% %
\ \
\ " "
\ooo 1到3个8进制数字字符

其实,在 SystemVerilog(主要用于 Verilog 仿真的编程语言)语言中,已经可以直接用关键字 string 来表示字符串变量类型,这为 Verilog 的仿真带来了极大的便利。


2.4 Verilog 表达式

表达式

表达式由操作符和操作数构成,其目的是根据操作符的意义得到一个计算结果。表达式可以在出现数值的任何地方使用。例如:

a^b ;          //a与b进行异或操作
address[9:0] + 10'b1 ;  //地址累加
flag1 && flag2 ;  //逻辑与操作 

操作数

操作数可以是任意的数据类型,只是某些特定的语法结构要求使用特定类型的操作数。
操作数可以为常数,整数,实数,线网,寄存器,时间,位选,域选,存储器及函数调用等。

module test;

//实数
real a, b, c;
c = a + b ;

//寄存器
reg  [3:0]       cprmu_1, cprmu_2 ;
always @(posedge clk) begin
        cprmu_2 = cprmu_1 ^ cprmu_2 ;
end
         
//函数
reg  flag1 ;
flag = calculate_result(A, B);
 
//非法操作数
reg [3:0]         res;
wire [3:0]        temp;
always@ (*)begin
    res    = cprmu_2 – cprmu_1 ;
    //temp = cprmu_2 – cprmu_1 ; //不合法,always块里赋值对象不能是wire型
end

endmodule

操作符

Verilog 中提供了大约 9 种操作符,分别是算术、关系、等价、逻辑、按位、归约、移位、拼接、条件操作符。
大部分操作符与 C 语言中类似。同类型操作符之间,除条件操作符从右往左关联,其余操作符都是自左向右关联。圆括号内表达式优先执行。例如下面每组的 2 种写法都是等价的。

A+B-C ;
(A+B)-C ;

A ? B : C ? D : F ;
A ? B : (C ? D : F) ;

(A ? B : C) ? D : F ;
A ? B : C ? D : F ;

不同操作符之间,优先级是不同的。下表列出了操作符优先级从高至低的排列顺序。当没有圆括号时,Verilog 会根据操作符优先级对表达式进行计算。为了避免由操作符优先级导致的计算混乱,在不确定优先级时,建议用圆括号将表达式区分开来。
Verilog 学习笔记(2)——基本语法、数值、数据类型、表达式、编译指令_第1张图片

算术操作符

算术操作符包括单目操作符和双目操作符。
双目操作符对 2 个操作数进行算术运算,包括乘(*)、除(/)、加(+)、减(-)、求幂(**)、取模(%)。

reg [3:0]  a, b;
reg [4:0]  c ;
a = 4'b1001 ;
b = 4'b0010 ;
c = a+b;        //结果为c=b'b1011
c = a/b;          //结果为c=4,取整

如果操作数某一位为 X,则计算结果也会全部出现 X。例如:

b = 4'b100x ;
c = a+b ;       //结果为c=4'bxxxx

对变量进行声明时,要根据变量的操作符对变量的位宽进行合理声明,不要让结果溢出。上述例子中,相加的 2 个变量位宽为 4bit,那么结果寄存器变量位宽最少为 5bit。否则,高位将被截断,导致结果高位丢失。无符号数乘法时,结果变量位宽应该为 2 个操作数位宽之和。

reg [3:0]        mula ;
reg [1:0]        mulb;
reg [5:0]        res ;
mula = 4'he   ;
mulb = 2'h3   ;
res  = mula * mulb ; //结果为res=6'h2a, 数据结果没有丢失位数

符号+ 和 - 也可以作为单目操作符来使用,表示操作数的正负性。此类操作符优先级最高。

-4  //表示负4
+3  //表示正3

负数表示时,可以直接在十进制数字前面增加一个减号 -,也可以指定位宽。因为负数使用二进制补码来表示,不指定位宽来表示负数,编译器在转换时,会自动分配位宽,从而导致意想不到的结果。例如:

mula = -4'd4 ;
mulb = 2 ;
res = mula * mulb ;      //计算结果为res=-6'd8, 即res=6'h38,正常
res = mula * (-'d4) ;    //(4的32次幂-4) * 2, 结果异常

关系操作符

关系操作符有大于(>),小于(<),大于等于(>=),小于等于(<=)。
关系操作符的正常结果有 2 种,真(1)或假(0)。
如果操作数中有一位为 x 或 z,则关系表达式的结果为 x。

A = 4 ;
B = 3 ;
X = 3'b1xx ;
   
A > B     //为真
A <= B    //为假
A >= Z    //为X,不确定

等价操作符

等价操作符包括逻辑相等(==),逻辑不等(!=),全等,非全等。
等价操作符的正常结果有 2 种:为真(1)或假(0)。
逻辑相等/不等操作符不能比较 x 或 z,当操作数包含一个 x 或 z,则结果为 x。
全等比较时,如果按位比较有相同的 x 或 z,返回结果也可以为 1,即全等比较可比较 x 或 z。所以,全等比较的结果一定不包含 x。举例如下:

A = 4 ;
B = 8'h04 ;
C = 4'bxxxx ;
D = 4'hx ;
A == B        //为真
A == (B + 1)  //为假
A == C        //为X,不确定
A === C       //为假,返回值为0
C === D       //为真,返回值为1

逻辑操作符

逻辑操作符主要有 3 个:&&(逻辑与), ||(逻辑或),!(逻辑非)。
逻辑操作符的计算结果是一个 1bit 的值,0 表示假,1 表示真,x 表示不确定。
如果一个操作数不为 0,它等价于逻辑 1;如果一个操作数等于 0,它等价于逻辑 0。如果它任意一位为 x 或 z,它等价于 x。
如果任意一个操作数包含 x,逻辑操作符运算结果不一定为 x。
逻辑操作符的操作数可以为变量,也可以为表达式。例如:

A = 3;
B = 0;
C = 2'b1x ;
   
A && B    //     为假
A || B    //     为真
! A       //     为假
! B       //     为真
A && C    //     为X,不确定
A || C    //     为真,因为A为真
(A==2) && (! B)  //为真,此时第一个操作数为表达式

按位操作符

按位操作符包括:取反(),与(&),或(|),异或(^),同或(^)。
按位操作符对 2 个操作数的每 1bit 数据进行按位操作。
如果 2 个操作数位宽不相等,则用 0 向左扩展补充较短的操作数。
取反操作符只有一个操作数,它对操作数的每 1bit 数据进行取反操作。

A = 4'b0101 ;
B = 4'b1001 ;
C = 4'bx010 ;
   
~A        //4'b1010
A & B     //4'b0001
A | B     //4'b1101
A^B       //4'b1100
A ~^ B    //4'b0011
B | C     //4'b1011
B&C       //4'bx000

归约操作符

归约操作符包括:归约与(&),归约与非,归约或(|),归约或非,归约异或,归约同或(~^)。
归约操作符只有一个操作数,它对这个向量操作数逐位进行操作,最终产生一个 1bit 结果。
逻辑操作符、按位操作符和归约操作符都使用相同的符号表示,因此有时候容易混淆。区分这些操作符的关键是分清操作数的数目,和计算结果的规则。

A = 4'b1010 ;
&A ;      //结果为 1 & 0 & 1 & 0 = 1'b0,可用来判断变量A是否全1
~|A ;     //结果为 ~(1 | 0 | 1 | 0) = 1'b0, 可用来判断变量A是否为全0
^A ;      //结果为 1 ^ 0 ^ 1 ^ 0 = 1'b0

移位操作符

移位操作符包括左移(<<),右移(>>),算术左移(<<<),算术右移(>>>)。
移位操作符是双目操作符,两个操作数分别表示要进行移位的向量信号(操作符左侧)与移动的位数(操作符右侧)。
算术左移和逻辑左移时,右边低位会补 0。
逻辑右移时,左边高位会补 0;而算术右移时,左边高位会补充符号位,以保证数据缩小后值的正确性。

A = 4'b1100 ;
B = 4'b0010 ;
A = A >> 2 ;        //结果为 4'b0011
A = A << 1;         //结果为 4'b1000
A = A <<< 1 ;       //结果为 4'b1000
C = B + (A>>>2);    //结果为 2 + (-4/4) = 1, 4'b0001

拼接操作符

拼接操作符用大括号 {,} 来表示,用于将多个操作数(向量)拼接成新的操作数(向量),信号间用逗号隔开。
拼接符操作数必须指定位宽,常数的话也需要指定位宽。例如:

A = 4'b1010 ;
B = 1'b1 ;
Y1 = {B, A[3:2], A[0], 4'h3 };  //结果为Y1='b1100_0011
Y2 = {4{B}, 3'd4};  //结果为 Y2=7'b111_1100
Y3 = {32'{1'b0}};  //结果为 Y3=32h0,常用作寄存器初始化时匹配位宽的赋初值

条件操作符

条件表达式有 3 个操作符,结构描述如下:

condition_expression ? true_expression : false_expression

计算时,如果 condition_expression 为真(逻辑值为 1),则运算结果为 true_expression;如果 condition_expression 为假(逻辑值为 0),则计算结果为 false_expression。

assign hsel    = (addr[9:8] = 2'b0) ? hsel_p1 : hsel_p2 ;
//当信号 addr 高 2bit 为 0 时,hsel 赋值为 hsel_p1; 否则,将 hsel_p2 赋值给 hsel。

其实,条件表达式类似于 2 路(或多路)选择器,其描述方式完全可以用 if-else 语句代替。

当然条件操作符也能进行嵌套,完成一个多次选择的逻辑。例如:

assign   hsel = (addr[9:8] = 2'b00) ? hsel_p1 :
                (addr[9:8] = 2'b01) ? hsel_p2 :
                (addr[9:8] = 2'b10) ? hsel_p3 :
                (addr[9:8] = 2'b11) ? hsel_p4 ;

2.5 Verilog 编译指令

以反引号 `开始的某些标识符是 Verilog 系统编译指令。
编译指令为 Verilog 代码的撰写、编译、调试等提供了极大的便利。
下面介绍下完整的 8 种编译指令,其中前 4 种使用频率较高。

`define`undef

在编译阶段,`define 用于文本替换,类似于 C 语言中的 #define。

一旦 `define 指令被编译,其在整个编译过程中都会有效。例如,在一个文件中定义:

`define    DATA_DW     32

则在另一个文件中也可以直接使用 DATA_DW。

`define    S     $stop;   
//用`S来代替系统函数$stop; (包括分号)
`define    WORD_DEF   reg [31:0]       
//可以用`WORD_DEF来声明32bit寄存器变量

`undef 用来取消之前的宏定义,例如:

`define    DATA_DW     32
……
reg  [DATA_DW-1:0]    data_in   ;
……
`undef DATA_DW
……

`ifdef, `ifndef, `elsif, `else, `endif

这些属于条件编译指令。例如下面的例子中,如果定义了 MCU51,则使用第一种参数说明;如果没有定义 MCU、定义了 WINDOW,则使用第二种参数说明;如果 2 个都没有定义,则使用第三种参数说明。

`ifdef       MCU51
    parameter DATA_DW = 8   ;
`elsif       WINDOW
    parameter DATA_DW = 64  ;
`else
    parameter DATA_DW = 32  ;
`endif

`elsif, `else编译指令对于 `ifdef指令是可选的,即可以只有 `ifdef`endif组成一次条件编译指令块。
当然,也可用 `ifndef 来设置条件编译,表示如果没有相关的宏定义,则执行相关语句。
下面例子中,如果定义了 WINDOW,则使用第二种参数说明。如果没有定义 WINDOW,则使用第一种参数说明。

`ifndef     WINDOW
    parameter DATA_DW = 32 ;  
 `else
    parameter DATA_DW = 64 ;
 `endif

`include

使用 `include 可以在编译时将一个 Verilog 文件内嵌到另一个 Verilog 文件中,作用类似于 C 语言中的 #include 结构。该指令通常用于将全局或公用的头文件包含在设计文件里。
文件路径既可以使用相对路径,也可以使用绝对路径。

`include         "../../param.v"
`include         "header.v"

`timescale

在 Verilog 模型中,时延有具体的单位时间表述,并用 `timescale 编译指令将时间单位与实际时间相关联。
该指令用于定义时延、仿真的单位和精度,格式为:

`timescale      time_unit / time_precision

time_unit 表示时间单位,time_precision 表示时间精度,它们均是由数字以及单位 s(秒),ms(毫秒),us(微妙),ns(纳秒),ps(皮秒)和 fs(飞秒)组成。时间精度可以和时间单位一样,但是时间精度大小不能超过时间单位大小,例如下面例子中,输出端 Z 会延迟 5.51ns 输出 A&B 的结果。

`timescale 1ns/100ps    //时间单位为1ns,精度为100ps,合法
//`timescale 100ps/1ns  //不合法
module AndFunc(Z, A, B);
    output Z;
    input A, B ;
    assign #5.507 Z = A & B
endmodule

在编译过程中,`timescale 指令会影响后面所有模块中的时延值,直至遇到另一个 `timescale 指令或 `resetall 指令。

由于在 Verilog 中没有默认的 `timescale,如果没有指定 `timescale,Verilog 模块就有会继承前面编译模块的 `timescale 参数。有可能导致设计出错。

如果一个设计中的多个模块都带有 `timescale 时,模拟器总是定位在所有模块的最小时延精度上,并且所有时延都相应地换算为最小时延精度,时延单位并不受影响。例如:

`timescale 10ns/1ns      
module test;
    reg        A, B ;
    wire       OUTZ ;
 
    initial begin
        A     = 1;
        B     = 0;
        # 1.28    B = 1;
        # 3.1     A = 0;
    end
 
    AndFunc        u_and(OUTZ, A, B) ;
endmodule

在模块 AndFunc 中,5.507 对应 5.51ns。
在模块 test 中,1.28 对应 13ns,3.1 对应 31ns。
但是,当仿真 test 时,由于 AndFunc 中的最小精度为 100ps,因此 test 中的时延精度将进行重新调整。13ns 将对应 130100ps,31ns 将对应 310100ps。仿真时,时延精度也会使用 100ps。仿真时间单位大小没有影响。
如果有并行子模块,子模块间的 `timescale 并不会相互影响。
例如在模块 test 中再例化一个子模块 OrFunc。仿真 test 时,OrFunc 中的 #5.507 延时依然对应 55ns。

//子模块:
`timescale 10ns/1ns      //时间单位为1ns,精度为100ps,合法
module OrFunc(Z, A, B);
    output Z;
    input A, B ;
    assign #5.507 Z = A | B
endmodule
 
//顶层模块:
`timescale 10ns/1ns      
module test;
    reg        A, B ;
    wire       OUTZ ;
    wire       OUTX ;
 
    initial begin
        A     = 1;
        B     = 0;
        # 1.28    B = 1;
        # 3.1     A = 0;
    end
 
    AndFunc        u_and(OUTZ, A, B) ;
    OrFunc         u_and(OUTX, A, B) ;
 
endmodule

此例中,仿真 test 时,OrFunc 中的 #5.507 延时依然对应 55ns。
`timescale 的时间精度设置是会影响仿真时间的。时间精度越小,仿真时占用内存越多,实际使用的仿真时间就越长。所以如果没有必要,应尽量将时间精度设置的大一些。

`default_nettype

该指令用于为隐式的线网变量指定为线网类型,即将没有被声明的连线定义为线网类型。

`default_nettype wand 

该实例定义后,将不再自动产生 wire 型变量。
例如下面第一种写法编译时不会报 Error,第二种写法编译将不会通过。

//Z1 无定义就使用,系统默认Z1为wire型变量,有 Warning 无 Error
module test_and(
        input      A,
        input      B,
        output     Z);
    assign Z1 = A & B ;  
endmodule
//Z1无定义就使用,由于编译指令的存在,系统会报Error,从而检查出书写错误
`default_nettype none
module test_and(
        input      A,
        input      B,
        output     Z);
    assign Z1 = A & B ;  
endmodule

`resetall

该编译器指令将所有的编译指令重新设置为缺省值。

`resetall 可以使得缺省连线类型为线网类型。

`resetall加到模块最后时,可以将当前的 `timescale取消防止进一步传递,只保证当前的`timescale 在局部有效,避免 `timescale的错误继承。

`celldefine, `endcelldefine

这两个程序指令用于将模块标记为单元模块,他们包含模块的定义。例如一些与、或、非门,一些 PLL 单元,PAD 模型,以及一些 Analog IP 等。

`celldefine
module (
    input      clk,
    input      rst,
    output     clk_pll,
    output     flag);
        ……
endmodule
`endcelldefine

`unconnected_drive, `nounconnected_drive

在模块实例化中,出现在这两个编译指令间的任何未连接的输入端口,为正偏电路状态或者为反偏电路状态。

`unconnected_drive pull1
. . .
 / *在这两个程序指令间的所有未连接的输入端口为正偏电路状态(连接到高电平) * /
`nounconnected_drive
`unconnected_drive pull0
. . .
 / *在这两个程序指令间的所有未连接的输入端口为反偏电路状态(连接到低电平) * /
`nounconnected_drive 

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