ASIC-WORLD Verilog（7）过程语句

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网站的这套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：Verilog Tutorial

        这是系列导航：Verilog教程系列文章导航

Verilog的抽象层级

• 行为模型（Behavioral Models）：对逻辑行为进行建模的更高级别的建模
• RTL 模型（RTL Models）：逻辑在寄存器级建模
• 结构模型（Structural Models）：逻辑在寄存器级和门级都被建模

过程块（Procedural Blocks）

        Verilog行为代码在过程块内部，但有一个例外：一些行为代码也存在于过程块之外。随着文章的深入，我们可以详细了解这一点。

        Verilog 中有两种类型的过程块：         

• initial ：initial 仅在时间零执行一次（从时间零开始执行）
• always : always 循环一遍又一遍地执行；顾名思义，它总是在执行

initial 的使用示例

module initial_example();
reg clk,reset,enable,data;

initial begin
 clk = 0;
 reset = 0;
 enable = 0;
 data = 0;
end

endmodule

        在上面的示例中，initial的执行从时间 0 开始。initial中的语句执行一次后就不会再次被执行了。

always 的使用示例

module always_example();
reg clk,reset,enable,q_in,data;

always @ (posedge clk)
if (reset)  begin
   data <= 0;
end else if (enable) begin   
   data <= q_in;
end

endmodule

        在always中，当触发事件发生时，就会执行begin和end里面的代码；然后再次等待下一个事件触发。重复这个等待和执行事件的过程，直到仿真停止。

过程赋值语句

• 过程赋值语句可以将值赋给 reg、interger、real和time变量，但不能将值赋给net（wire数据类型）
• 您可以将net（wire）、常量、另一个寄存器或某个特定值赋值给寄存器（reg 数据类型）

       

        下面的代码是错误的：在initial中对wire变量进行了赋值。

module initial_bad();
reg clk,reset;
wire enable,data;

initial begin
 clk = 0;
 reset = 0;
 enable = 0;
 data = 0;
end

endmodule

        下面的代码是正确的：在initial中仅对reg变量进行了赋值。

module initial_good();
reg clk,reset,enable,data;

initial begin
 clk = 0;
 reset = 0;
 enable = 0;
 data = 0;
end

endmodule

        如果需要同时实现多个过程赋值语句，则这些语句必须包含在：

• 顺序的 begin-end 块中
• 并行的 fork-join 块中

begin-end语句的示例

        begin-end是顺序执行的，所以赋值语句会按照时间顺序一条一条地执行----在时间1对clk赋值，在时间1+10对reset赋值，在时间1+10+5对enable赋值，等等······

module initial_begin_end();
reg clk,reset,enable,data;

initial begin
 $monitor(
   "%g clk=%b reset=%b enable=%b data=%b", 
   $time, clk, reset, enable, data);
 #1  clk = 0;
 #10 reset = 0;
 #5  enable = 0;
 #3  data = 0;
 #1 $finish;
end

endmodule

        这个代码的仿真结果是这样的：

0  clk=x reset=x  enable=x  data=x
1  clk=0 reset=x  enable=x  data=x
11 clk=0 reset=0 enable=x  data=x
16 clk=0 reset=0 enable=0  data=x
19 clk=0 reset=0 enable=0  data=0

fork-join语句的示例

        fork-join是顺序执行的，所以赋值语句会同时执行----在时间1对clk赋值，在时间10对reset赋值，在时间5对enable赋值，等等······

module initial_fork_join();
reg clk,reset,enable,data;

initial begin
 $monitor("%g clk=%b reset=%b enable=%b data=%b", 
   $time, clk, reset, enable, data);
 fork
   #1  clk = 0;
   #10 reset = 0;
   #5  enable = 0;
   #3  data = 0;
 join
 #1 $display ("%g Terminating simulation", $time);
 $finish;
end

endmodule

        这个代码的仿真结果是这样的：

0 clk=x reset=x enable=x data=x
1 clk=0 reset=x enable=x data=x
3 clk=0 reset=x enable=x data=0
5 clk=0 reset=x enable=0 data=0
10 clk=0 reset=0 enable=0 data=0
11 Terminating simulation

阻塞赋值与非阻塞赋值（Blocking and Nonblocking assignment）

        阻塞赋值按照顺序执行，它们会阻塞下一条语句的执行，直到执行完当前语句，因此被称为阻塞赋值。使用符号“=”进行赋值，示例：a = b;

        非阻塞赋值是并行执行的，下一条语句的执行不会因为当前语句的执行而阻塞，因此它们被称为非阻塞语句。使用符号“<=”符号进行赋值，示例：a <= b;

        来看个例子：

module blocking_nonblocking();

reg a,b,c,d;
// Blocking Assignment
initial begin
  #10 a = 0;
  #11 a = 1;
  #12 a = 0;
  #13 a = 1;
end

initial begin
  #10 b <= 0;
  #11 b <= 1;
  #12 b <= 0;
  #13 b <= 1;
end

initial begin
   c = #10 0;
   c = #11 1;
   c = #12 0;
   c = #13 1;
end

initial begin
   d <= #10 0;
   d <= #11 1;
   d <= #12 0;
   d <= #13 1;
end

initial begin
  $monitor("TIME = %g a = %b b = %b c = %b d = %b",$time, a, b, c, d);
  #50 $finish;
end

endmodule

        这是仿真结果和仿真波形：

TIME = 0   a = x b = x c = x  d = x
TIME = 10 a = 0 b = 0 c = 0 d = 0
TIME = 11 a = 0 b = 0 c = 0 d = 1
TIME = 12 a = 0 b = 0 c = 0 d = 0
TIME = 13 a = 0 b = 0 c = 0 d = 1
TIME = 21 a = 1 b = 1 c = 1 d = 1
TIME = 33 a = 0 b = 0 c = 0 d = 1
TIME = 46 a = 1 b = 1 c = 1 d = 1