Verilog 变量声明与数据类型

lrene · 发表于 2021-12-7 14:23

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Verilog语法中最基本的数据类型有线网（wire），寄存器（reg）和整数（integer）三种类型，这三种数据类型是可综合的数据类型，在Verilog 程序设计中被广泛使用。其它还有可以用于仿真的数据类型如 timer，real，字符串等变量都可以看作reg类型的扩展。wire,reg ,integer,timer,real是声明变量类型的关键字。变量必须先声明后使用，声明后变量的数据类型也就确定了。变量声明是模块（module)内惟一的，不能在同一个模块或函数内重复声明。

线网（wire）：
6 W' K( Q; k! w

线网（wire）类型表示逻辑单元或实例之间的连线，一般由逻辑单元的输出驱动。没有连接驱动的wire型变量的值为高阻’z’。

wire类型变量的使用：
wire型变量的声明与赋值8 e, u, z% t' Z8 B: ]+ {+ v
wire类型的变量只能由assign语句赋值，或在声明时赋初值。而且赋值的机会只有一次。) w# @# u& D9 w

变量声明实例：
wire a, b;
wire c = 0;
wire d = 1'b1;
assign a = c;
声明a, b为线网类型，并将c的值赋给a, 此时a的为0；而且a只有这一次赋值机会。
变量c在声明的时候赋初值为0，此后c就一直保留该值，不能再给c赋值，也不能再次声明。
注意：wire类型的变量不能重复赋值。

桥接
4 s$ m+ y3 P$ L, H- G

Wire 型变量作为中间变量可以实现桥接的作用。在下面的例子中可以看出，wire型变量起到变量之间值传递的作用。
实例1：
module wire_bridge
(
input a,b,ci,
output y,co
);
wire d, e, f;
assign d = a ^ b;
assign e = a & b;
assign f = ci & d;
assign y = d ^ ci;
assign co = e | f;
endmodule
wire变量在逻辑电路中的对应关系，简单的说就是起到连线的作用。

在例化模块之间传递变量。
实例2：
module  fadder4
(
input  ci,
input  [3:0] a,
input  [3:0] b,

output [3:0] y,
output co
);
wire  co1,co2,co3;
// 例化一位全加器，并重复使用4次
fadder1 fadder1_inst1
(
.ci (ci),
.a  (a[0]),
.b  (b[0]),
.y  (y[0]),
.co (co1)
);
fadder1 fadder1_inst2
(
.ci  (co1),
.a (a[1]),
.b (b[1]),
.y (y[1]),
.co  (co2)
);

fadder1 fadder1_inst3
(
.ci  (co2),
.a (a[2]),
.b (b[2]),
.y (y[2]),
.co  (co3)
);

fadder1 fadder1_inst4
(
.ci  (co3),
.a (a[3]),
.b (b[3]),
.y (y[3]),
.co  (co)
);
endmodule
wire型变量只能在并发语句或例化模块中被赋值，如实例1中的 d,e,f和实例2中co1，co2，co3; 但wire型变量可以根据需要在并发语句或顺序语句中赋值给其他变量。
对wire型变量的变量赋值，只能采用并发语句赋值。变量定义时初始化时赋值和例化模块的输出赋值，wire型变量不能在顺序语句中被赋值。
寄存器（reg ）类型：
寄存器（reg）是一种具有记忆功能的数据类型。用来表示存储单元，它会保持数据原有的值，直到被改写。一般分为锁存器和触发器两种。但无论哪一种建模，它们都只能在顺序语句中被赋值，而不能在并发语句中赋值。
例：
reg a;reg b;always@(*)begin a <= 1’b1; b <= 1’b0;end
而 assign a = 1’b1; 就是错误的；因为a是reg型变量。
与wire类型变量不同的时，在reg型变量声明时可以赋初值，而后续的顺序语句可以对该变量继续赋值，从而修改原值。而wire型变量只有一次赋值机会。
注意：在同一个顺序过程语句中可以对reg型变量多次赋值，后面的赋值会替代前面的赋值，充分利用这一特点，可以是程序更简洁。但不允许在多个顺序过程语句中对同一个reg型变量都赋值。
module reg_assign( input clk, input a, input b, input sel, output  c);reg ma;//顺序过程语句1always @(posedge clk)begin if(sel)       ma <= a;end//顺序过程语句2always @(posedge clk)begin if(!sel)       ma <= b;endassign c = ma;endmodule
上面的例子红色部分是有问题的，虽然reg 型变量允许被多次赋值，但不能在不同的顺序过程中多次赋值。上面的代码可以修改如下：
module reg_assign
(
input  clk,
input  a,
input  b,
input  sel,
output c
);
reg ma;
//顺序过程语句1
always @(posedge clk)
begin
if(sel)
ma <= a;
else
ma <= b;
end

assign c = ma;

endmodule
wire型变量与reg型变量都可以使用向量（vector）进行声明；

如 : wire [3:0] a, b;

reg [3:0] c, d;

向量的运算遵循运算符的规则，细节参见verilog 运算符。

elephant_ · 发表于 2021-12-7 14:55

Wire 型变量作为中间变量可以实现桥接的作用。

li205212021 · 发表于 2021-12-7 16:07

reg 型变量允许被多次赋值，但不能在不同的顺序过程中多次赋值。

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