本節(jié)主要講解了 Verilog 的基礎(chǔ)知識(shí)，包括 7 個(gè)小節(jié)，下面我們分別給大家介紹這 7 個(gè)小節(jié)的內(nèi)容。

1.Verilog 的邏輯值

我們先看下邏輯電路中有四種值，即四種狀態(tài)：

邏輯 0：表示低電平，也就是對(duì)應(yīng)我們電路的 GND；

邏輯 1：表示高電平，也就是對(duì)應(yīng)我們電路的 VCC；

邏輯 X：表示未知，有可能是高電平，也有可能是低電平；

邏輯 Z：表示高阻態(tài)，外部沒有激勵(lì)信號(hào)是一個(gè)懸空狀態(tài)。

如下圖所示：

2.Verilog 的標(biāo)識(shí)符

定義 ：

標(biāo)識(shí)符(identifier）用于定義模塊名、端口名和信號(hào)名等。Verilog 的標(biāo)識(shí)符可以是任意一組字母、數(shù)字、$和_(下劃線)符號(hào)的組合，但標(biāo)識(shí)符的第一個(gè)字符必須是字母或者下劃線。另外，標(biāo)識(shí)符是區(qū)分大小寫的。以下是標(biāo)識(shí)符的幾個(gè)例子：

Count，COUNT //與 Count 不同，R56_68，F(xiàn)IVE$；

雖然標(biāo)識(shí)符寫法很多，但是要簡(jiǎn)潔、清晰、易懂，推薦寫法如下：

Count，fifo_wr

不建議大小寫混合使用，普通內(nèi)部信號(hào)建議全部小寫，參數(shù)定義建議大寫，另外信號(hào)命名最好體現(xiàn)信 號(hào)的含義。

規(guī)范建議 ：

以下是一些書寫規(guī)范的要求：

1、用有意義的有效的名字如 sum、cpu_addr 等。

2、用下劃線區(qū)分詞語(yǔ)組合，如 cpu_addr。

3、采用一些前綴或后綴，比如：時(shí)鐘采用 clk 前綴：clk_50m，clk_cpu；低電平采用_n 后綴：enable_n；

4、統(tǒng)一縮寫，如全局復(fù)位信號(hào) rst。

5、同一信號(hào)在不同層次保持一致性，如同一時(shí)鐘信號(hào)必須在各模塊保持一致。

6、自定義的標(biāo)識(shí)符不能與保留字（關(guān)鍵詞）同名。

7、參數(shù)統(tǒng)一采用大寫，如定義參數(shù)使用SIZE。

3.Verilog 的數(shù)字進(jìn)制格式

Verilog 數(shù)字進(jìn)制格式包括二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制，一般常用的為二進(jìn)制、十進(jìn)制和十六 進(jìn)制。

二進(jìn)制表示如下：4’b0101 表示 4 位二進(jìn)制數(shù)字 0101；十進(jìn)制表示如下：4’d2 表示 4 位十進(jìn)制數(shù)字 2（二進(jìn)制 0010）；十六進(jìn)制表示如下：4’ha 表示 4 位十六進(jìn)制數(shù)字 a（二進(jìn)制 1010），十六進(jìn)制的計(jì)數(shù)方式為 0，1，2…9，a，b，c，d，e，f，最大計(jì)數(shù)為 f（f：十進(jìn)制表示為 15）。當(dāng)代碼中沒有指定數(shù)字的位寬與進(jìn)制時(shí)，默認(rèn)為 32 位的十進(jìn)制，比如 100，實(shí)際上表示的值為 32’d100。

4.Verilog 的數(shù)據(jù)類型

在 Verilog 語(yǔ)法中，主要有三大類數(shù)據(jù)類型，即寄存器類型、線網(wǎng)類型和參數(shù)類型。從名稱中，我們可 以看出，真正在數(shù)字電路中起作用的數(shù)據(jù)類型應(yīng)該是寄存器類型和線網(wǎng)類型。

1) 寄存器類型

寄存器類型表示一個(gè)抽象的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，它只能在 always 語(yǔ)句和 initial 語(yǔ)句中被賦值，并且它的值從一個(gè)賦值到另一個(gè)賦值過(guò)程中被保存下來(lái)。如果該過(guò)程語(yǔ)句描述的是時(shí)序邏輯，即 always 語(yǔ)句帶有時(shí)鐘信號(hào)，則該寄存器變量對(duì)應(yīng)為寄存器；如果該過(guò)程語(yǔ)句描述的是組合邏輯，即 always 語(yǔ)句不帶有時(shí)鐘信號(hào)，則該寄存器變量對(duì)應(yīng)為硬件連線；寄存器類型的缺省值是 x（未知狀態(tài)）。寄存器數(shù)據(jù)類型有很多種，如 reg、integer、real 等，其中最常用的就是 reg 類型，它的使用方法如下：

2) 線網(wǎng)類型

線網(wǎng)表示 Verilog 結(jié)構(gòu)化元件間的物理連線。它的值由驅(qū)動(dòng)元件的值決定，例如連續(xù)賦值或門的輸出。如果沒有驅(qū)動(dòng)元件連接到線網(wǎng)，線網(wǎng)的缺省值為 z（高阻態(tài)）。線網(wǎng)類型同寄存器類型一樣也是有很多種，如 tri 和 wire 等，其中最常用的就是 wire 類型，它的使用方法如下：

3) 參數(shù)類型

我們?cè)賮?lái)看下參數(shù)類型，參數(shù)其實(shí)就是一個(gè)常量，常被用于定義狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)、數(shù)據(jù)位寬和延遲大小等，由于它可以在編譯時(shí)修改參數(shù)的值，因此它又常被用于一些參數(shù)可調(diào)的模塊中，使用戶在實(shí)例化模塊時(shí)，可以根據(jù)需要配置參數(shù)。在定義參數(shù)時(shí)，我們可以一次定義多個(gè)參數(shù)，參數(shù)與參數(shù)之間需要用逗號(hào)隔開。這里我們需要注意的是參數(shù)的定義是局部的，只在當(dāng)前模塊中有效。它的使用方法如下：

5.Verilog 的運(yùn)算符

大家看完了 Verilog 的數(shù)據(jù)類型，我們?cè)賮?lái)介紹下 Verilog 的運(yùn)算符。Verilog 中的運(yùn)算符按照功能可以分為下述類型：1、算術(shù)運(yùn)算符、 2、關(guān)系運(yùn)算符、3、邏輯運(yùn)算符、 4、條件運(yùn)算符、 5、位運(yùn)算符、 6、移位運(yùn)算符、 7、拼接運(yùn)算符。下面我們分別對(duì)這些運(yùn)算符進(jìn)行介紹。

1) 算術(shù)運(yùn)算符

算術(shù)運(yùn)算符，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是數(shù)學(xué)運(yùn)算里面的加減乘除，數(shù)字邏輯處理有時(shí)候也需要進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算，所以需要算術(shù)運(yùn)算符。常用的算術(shù)運(yùn)算符主要包括加減乘除和模除（模除運(yùn)算也叫取余運(yùn)算）如下表所示：

大家要注意下，Verilog 實(shí)現(xiàn)乘除比較浪費(fèi)組合邏輯資源，尤其是除法。一般 2 的指數(shù)次冪的乘除法使用移位運(yùn)算來(lái)完成運(yùn)算，詳情可以看移位運(yùn)算符章節(jié)。非 2 的指數(shù)次冪的乘除法一般是調(diào)用現(xiàn)成的 IP， QUARTUS/ISE 等工具軟件會(huì)有提供，不過(guò)這些工具軟件提供的 IP 也是由最底層的組合邏輯(與或非門等)搭建而成的。

2) 關(guān)系運(yùn)算符

關(guān)系運(yùn)算符主要是用來(lái)做一些條件判斷用的，在進(jìn)行關(guān)系運(yùn)算符時(shí)，如果聲明的關(guān)系是假的，則返回值是 0，如果聲明的關(guān)系是真的，則返回值是 1；所有的關(guān)系運(yùn)算符有著相同的優(yōu)先級(jí)別，關(guān)系運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)別低于算術(shù)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)別如下表所示。

3) 邏輯運(yùn)算符

邏輯運(yùn)算符是連接多個(gè)關(guān)系表達(dá)式用的，可實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的判斷，一般不單獨(dú)使用，都需要配合具體語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的意思，如下表所示。

4) 條件運(yùn)算符

條件操作符一般來(lái)構(gòu)建從兩個(gè)輸入中選擇一個(gè)作為輸出的條件選擇結(jié)構(gòu)，功能等同于 always 中的 if-else 語(yǔ)句，如下表所示。

5) 位運(yùn)算符

位運(yùn)算符是一類最基本的運(yùn)算符，可以認(rèn)為它們直接對(duì)應(yīng)數(shù)字邏輯中的與、或、非門等邏輯門。常用 的位運(yùn)算符如下表所示。

位運(yùn)算符的與、或、非與邏輯運(yùn)算符邏輯與、邏輯或、邏輯非使用時(shí)候容易混淆，邏輯運(yùn)算符一在條件判斷上，位運(yùn)算符一般用在信號(hào)賦值上。

6) 移位運(yùn)算符

移位運(yùn)算符包括左移位運(yùn)算符和右移位運(yùn)算符，這兩種移位運(yùn)算符都用 0 來(lái)填補(bǔ)移出的空位。如下表所示。

假設(shè) a 有 8bit 數(shù)據(jù)位寬，那么 a<<2，表示 a 左移 2bit，a 還是 8bit 數(shù)據(jù)位寬，a 的最高 2bit 數(shù)據(jù)被移位丟棄了，最低 2bit 數(shù)據(jù)固定補(bǔ) 0。如果 a 是 3（二進(jìn)制：00000011），那么 3 左移 2bit，3<<2，就是 12（二進(jìn)制：00001100）。一般使用左移位運(yùn)算代替乘法，右移位運(yùn)算代替除法，但是這種也只能表示 2 的指數(shù)次冪的乘除法。

7) 拼接運(yùn)算符

Verilog 中有一個(gè)特殊的運(yùn)算符是 C 語(yǔ)言中沒有的，就是位拼接運(yùn)算符。用這個(gè)運(yùn)算符可以把兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)的某些位拼接起來(lái)進(jìn)行運(yùn)算操作。如下表所示。

8) 運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)

介紹完了這么多運(yùn)算符，大家可能會(huì)想到究竟哪個(gè)運(yùn)算符高，哪個(gè)運(yùn)算符低。為了便于大家查看這些 運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)，我們將它們制作成了表格，如下表所示。

6.注釋

Verilog HDL 中有兩種注釋的方式，一種是以“/*”符號(hào)開始，“*/”結(jié)束，在兩個(gè)符號(hào)之間的語(yǔ)句都是注釋語(yǔ)句，因此可擴(kuò)展到多行。如：

/*statement1 ，

statement2，

......

statementn */

以上 n 個(gè)語(yǔ)句都是注釋語(yǔ)句。

另一種是以//開頭的語(yǔ)句，它表示以//開始到本行結(jié)束都屬于注釋語(yǔ)句。如：

//statement1

建議的寫法：使用//作為注釋。

7.關(guān)鍵字

Verilog 和 C 語(yǔ)言類似，都因編寫需要定義了一系列保留字，叫做關(guān)鍵字（或關(guān)鍵詞）。這些保留字是識(shí)別語(yǔ)法的關(guān)鍵。我們給大家列出了 Verilog 中的關(guān)鍵字，如下表所示。

雖然上表列了很多，但是實(shí)際經(jīng)常使用的不是很多，實(shí)際經(jīng)常使用的主要如下表所示。

注意只有小寫的關(guān)鍵字才是保留字。例如，標(biāo)識(shí)符 always(這是個(gè)關(guān)鍵詞)與標(biāo)識(shí)符 ALWAYS(非關(guān)鍵詞)是不同的。

審核編輯：湯梓紅