ASIC-WORLD Verilog（4）基础语法上篇

写在前面

        在自己准备写一些简单的verilog教程之前，参考了许多资料----asic-world网站的verilog教程即是其一。这套教程写得极好，奈何没有中文，在下只好斗胆翻译过来（加了自己的理解）分享给大家。

        这是网站原文：http://asic-world.com/verilog/veritut.html

空白符（White Space）

        空白符包括空格（blanks）、制表符（tabs）、换行符（newlines）和换页符（form feed）。这些字符在代码中一般被忽略（没有实际意义），除非它们用于分隔其他令牌。但是，空格和制表符在字符串中却很重要。

        空白符可以是：

• 空格（Blank space）
• 制表符（Tab）
• 回车（Carriage return）
• 换行符（Newline）
• 换页符（Form-Feed）

        来看一个空白符的例子。下面两段代码在功能上是一样的，但是一种是好的编码习惯，另一种是不好的编码习惯：

        糟糕的代码：永远不要写这样的代码。这样的代码没有利用好空白符，代码的易读性很差。

module addbit(a,b,ci,sum,co);
input a,b,ci;output sum co;
wire a,b,ci,sum,co;endmodule

        良好的代码：这样的编码习惯很好。这样的代码非常好地利用了空白符，布局良好，看起来很舒服。

       module addbit (
       a,
       b,
       ci,
       sum,
       co);
       input           a;
       input           b;
       input           ci;
       output         sum;
       output         co;
       wire            a;
       wire            b;
       wire            ci;
       wire            sum;
       wire            co;
 
       endmodule

注释（Comment）

        Verilog中的注释有两种方法：

• 单行注释以标记 // 开始并以回车结束；这种注释只能写在一行
• 多行注释以标记 /* 开始并以标记 */ 结束；这种注释可以跨行

        

        来看一个例子：

/* 这是一个
  多行注释
  案例 */
module addbit (
a,
b,
ci,
sum,
co);

// 这是单行的注释： 输入端口
input           a;
input           b;
input           ci;
// 这是单行的注释： 输出端口
output         sum;
output         co;
// 这是单行的注释： 数据类型   
wire            a;
wire            b;
wire            ci;
wire            sum;
wire            co; 

endmodule

大小写规则

        Verilog的大小写规则是这样的：

• 区分大小写
• 所有的关键字都是小写的

        这是一个关于大小写的命名示例：

input	// 这是关键字
wire	// 这是关键字
WIRE	// 这是一个自定义名称(这不是关键字)
Wire	// 这是一个自定义名称(这不是关键字)  

        提示：永远都不要将 Verilog 的关键字用作自定义名称，即使大小写不同也不要用（尽管这是合法的，但容易出错）。

标识符

        标识符用于为对象（例如寄存器、函数或模块等）提供名称，以便可以从代码中的其他位置引用它。

• 标识符必须以字母或下划线 ( az AZ _ )开头
• 标识符可以包含字母、数字、下划线和美元符号 ( az AZ 0-9  _  $ )
• 标识符最长可达 1024 个字符。

          
        这些是合法的标识符：

• data_input mu
• clk_input my$clk
• i386 A

转义字符（Escaped Identifiers）

        Verilog 语言允许通过转义字符在标识符中使用任何字符。转义字符提供了一种在标识符中包含任何可打印 ASCII 字符的方法（十进制值 33 到 126，或十六进制的 21 到 7E）。

• 转义标识符以反斜杠 (back slash，\) 开头
• 转义标识符以空白符终止（逗号、括号和分号等字符成为转义标识符的一部分，除非前面有空格）
• 要用空白符终止转义字符，否则标识符后面的字符将被视为其中的一部分

        

        Verilog 不允许标识符以数字开头。所以如果您真的想使用以数字开头的标识符，请使用转义字符，如下所示。

//使用转义字符的字符串后必须有空格
module \1dff (
q,      // Q output
\q~ ,   // Q_out output，注意空格
d,      // D input
cl$k,   // CLOCK input
\reset* // Reset input，注意空格
);

input d, cl$k, \reset* ;
output q, \q~ ;  

endmodule  

Verilog 中的数字

        您可以使用十进制、十六进制、八进制或二进制格式的常数。负数将以 2 的补码形式表示。问号 (?) 在数字中使用时与 z 的作用是等效的。

        下划线 ( _ ) 在数字中的任何位置都是合法的（但作为第一个字符时会被忽略），其仅用来分隔数字以提高可阅读性。

          
整数（Integer ）

        Verilog 的整数规则是：

• 有符号整数（Sized ）或无符号（unsized ）整数 (无符号整数位宽为32)
• 二进制、八进制、十进制或十六进制
• 十六进制数字（a、b、c、d、e、f）不区分大小写
• 大小、进制和数值之间允许有空格

        一般语法：';

        下表是一些整数的表示示例：

整数	存储方式	备注
1	00000000000000000000000000000001	默认32位
8'hAA	10101010	指定8位
6'b10_0011	100011	指定6位
'hF	00000000000000000000000000001111	默认32位

        Verilog 通过从右到左的方式来扩展 以填充指定的 。

• 当 小于 时， 的最左边的位被截断
• 当大于时，则根据中最左边位的值填充最左边的位：
  • 最左边的'0'或'1'用'0'填充；
  • 最左边的'Z'用'Z'填充；
  • 最左边的'X'用'X'填充

        注： X代表未知，Z代表高阻抗，1代表逻辑高或1，0代表逻辑低或0。

        了解了这些规则后，再来看一些关于整数的示例：

整数	存储方式	备注
6'hCA	001010	CA原为1100_1010，但指定位宽为6，所以高两位被截断
6'hA	001010	A原为1010，但指定位宽为6，所以高两位填充00
16'bZ	ZZZZZZZZZZZZZZZZ	全部用Z填充
8'bx	xxxxxxxx	全部用x填充

          
实数（Real）

        关于实数的一些规则是：

• Verilog通过四舍五入将实数转换为整数
• 实数不能包含“Z”和“X”
• 实数可以用十进制或科学记数法来表示
  • < value >.< value > （十进制）
  • < mantissa >E< exponent > （科学技术法）
• 当用实数给整数赋值时，实数会四舍五入到最接近的整数

        这是一些实数表示的例子：

实数	十进制表示
1.2	1.2
0.6	0.6
3.5E6	3500000.0

有符号数和无符号数（Signed and Unsigned Numbers）

        Verilog 支持这两种类型的数字，但有一定的限制。不同于C语言，verilog没有用来表示一个数字是有符号整数还是无符号整数的 int 和 unint 数据类型。

        任何没有负号（ - ）前缀的数都是正数。负数可以通过在常数前加减号（即负号 -）来指定，因此来成为有符号数。Verilog 在内部以 2 的补码格式表示负数。

        这是一个数值描述的例子：

数字	描述
32'hDEAD_BEEF	Unsigned or signed positive number
-14'h1234	Signed negative number

        下面的代码展示了Verilog是如何处理有符号和无符号数的：

module signed_number;

reg [31:0]  a;

initial begin
  a = 14'h1234;
  $display ("Current Value of a = %h", a);
  a = -14'h1234;
  $display ("Current Value of a = %h", a);
  a = 32'hDEAD_BEEF;
  $display ("Current Value of a = %h", a);
  a = -32'hDEAD_BEEF;
  $display ("Current Value of a = %h", a);
   #10  $finish;
end

endmodule

       

        这是仿真的结果（负数展示的是2进制补码）：

Current Value of a = 00001234
Current Value of a = ffffedcc
Current Value of a = deadbeef
Current Value of a = 21524111 

数据类型

        Verilog的数据类型有很多，一般可以分为两个主要的大类：

• 线网（Nets ）----描述两个组件之间的连接
• 寄存器（Registers ）---- 存储数据的变量

       

        每个信号都有对应的数据类型：

• 显示声明（Explicitly declared）：这就是在代码中的普通声明
• 隐式声明（Implicitly declared）：没有直接在代码中的声明，默认是1位宽的wire类型

        net类型下还有很多的子类型，如wire、tri、wand等，但是使用的最多的是wire类型，其他的类型一般很少使用，不多介绍。wire类型可以通俗地理解为一根电线，它被用来连接电路中的两个组件，主要起连接作用。

        reg类型可以用来存储数据，在下一条赋值语句到来之前，其存储的值不会改变。同样的，reg是使用得最多的寄存器类型，其余的寄存器类型还有integer、time和real等。

字符串

        字符串是用双引号括起来的字符序列，所有的字符都包含在一行中。在表达式和赋值中用作操作数的字符串被视为一系列8位 ASCII 值，每一个8位 ASCII 值代表一个字符。

        要声明一个变量来存储字符串，请声明一个足够大的寄存器以容纳该变量。当变量大于保存赋值所需的值时，Verilog 会在赋值后用零填充左侧的内容。当变量小于保存赋值所需的值时，Verilog 会截断最高位的内容。

        某些字符只有在前面加一个转义字符的时才能在字符串中使用。下表在右列中列出了这些字符，并在左列中列出了代表该字符的转义字符。

字符串	描述
\n	换行符
\t	制表符
\\	反斜杠
\"	双引号

        下面是一个打印字符串的例子：

module str();
// 声明一个可以容纳21个字符的便令
reg [8*21:0] str ;

initial begin
  string = "This is sample string";
  $display ("%s \n", str);
end

endmodule

        

        这是打印的结果：

This is sample string

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