verilog 语法基础汇总
一.Verilog语法基础1. 逻辑值
```
0：逻辑低电平，条件为假
1：逻辑高电平，条件为真
z：高阻态，无驱动
x：未知逻辑电平
```
2. 归约运算符，按位运算符
```
以&为例，当&作为一元运算符时表示归约与，&m是将m中所有比特位相与，最后的结果为1bit
例如：
&4'b1111=1&1&1&1=1'b1
&4b'1101=1&1&0&1=1'b0
当&作为二元运算符时表示按位与，m&n是将m的每个比特位与n的相应比特位相与，在运算时要保证m和n的比特位数相等，最后的结果与m和n的比特位数相同
例如：
4b'1010&4b'0101=4b'0000
4b'1101&4b'1111=4b'1101
其它例如'~&' , '^' , '~^' , '|', '~|' 在分别作为一元和二元运算符时也有和'&'一样的性质
```
3. 逻辑运算符和关系运算符
```
具有'&&'形式的操作符表示逻辑与
例如：
a=a'ha, b=4'd0, c=a&&b运算结果是c=0
关系运算符（逻辑运算符）的使用方法和C语言完全类似
```
4. 移位运算符
```
移位运算符时二元运算符，左移符号为'<<',右移符号为'>>'，结果是将运算符左边的操作数左移或右移指定的位数，用0来填补空位。
b <= a<<1; #作用是将a的每一位都向左移动1位，结果赋值给b
b <= a>>2; #作用是将a的每一位都向右移动1位，结果赋值给b
```
需要注意的是：
```
1）移位运算造成的空位自动用0来填充，因此任意一个二进制数只要一直移位其值最终都会变成0。
例如： a=4'b1000,a>>3的结果为 4'b0001;a>>4的结果为4'b0000
2）移位运算符在使用时可代替乘法和除法，左移一位看作是乘以2，右移移位可以看作是除以2，但是仍然要注意位宽的拓展。
```
5.位拼接运算符
```
位拼接运算符由一对花括号加逗号组成，形式为’{, }', 拼接的不同数据之间用','隔开。
例如：
将8bit的a、3bit的b、5bit的c按顺序拼接成一个16位的d，表示方法为:d={a,b,c};
```
6. 条件运算符
```
一般格式：(逻辑判断语句)? 语句1 : 语句2
执行过程是：当[逻辑判断语句]为真，则[语句1]作为条件表达式的值，否则将[语句2]作为表达式的值。
例如： a=6, b=7, c=(a>b)?a:b 语句执行后c=7
```
7. 运算符优先级
```
归约运算符 > 算术运算符 > 移位运算符 > 关系运算符 > ’==‘ 和'!='>按位运算符>'&&' 和 '||' > 条件运算符
归纳起来就是一元运算符 > 二元运算符 > 三元运算符。
运算符优先级往往不需要准确**，通过括号增加优先级是更为简单且准确的方法。
```
8. case分支语句
```
格式：
case(<控制表达式>)
<分支语句1> : 语句块1;
<分支语句2> : 语句块2;
......
<分支语句n> : 语句块n;
default : 语句块n+1;
endcase #这行不要漏写
注意：
1）在执行了某一分支项内的语句后，跳出case语句结构，终止case语句执行。
2）case语句中的各个<分支语句>中表达式取值必须是互不相同的。
```
二. 系统函数
定义：Verilog语言中预先定义了一些任务和函数，用于完成一些特殊的功能，它们被称为系统任务和系统函数。这些函数大多数都是只能在Testbench仿真中使用的，使得用户可以更方便地进行验证。
1.timescale函数
```
格式： 'timescale 1ns/1ns #时间尺度预编辑指令参数对应时间单位/时间精度
其中时间单位和时间精度由值为1、10、100以及单位s, ms, us, ns, ps, fs 组成。
时间单位：定义仿真过程所有与时间相关量的单位。
仿真中使用"#数字"格式表示延时相应时间单位的时间，例如在前面设定的时间单位和精度前提下"#10"表示延时10个时间单位，也就是10ns
时间精度：决定时间相关量的精度以及仿真显示的最小刻度。
例如：
`timescale 1ns/10ps 表示的精度为0.01ns， #10.11表示延迟10110ps
很重要的一点：timescale前面的符号是键盘左上角的，千万不要写成单引号！
注意：在使用timescale函数时要保证时间单位大于时间精度
'timescale100ps/1ns 这样的写法就是错误的
```
2.display函数
```
功能：用来输出、打印信息
格式：$display("%b+%b=%d",a,b,c); #"%b+%b=%d"用于输出格式控制，未指定时默认为十进制
%h或%H 以十六进制格式输出
%d或%D 以十进制格式输出
%o或%O 以八进制格式输出
%b或%B 以二进制格式输出
注意：每次输出结束后自动换行
```
3.write函数
```
功能：用于输出、打印信息
格式：$write("%b+%b=%d\n",a,b,c); #其中控制参数的用法同display函数
注意： $write函数每次输出结束后不会自动换行，换行需要搭配"\n"实现。
```
4.strobe函数
```
功能和用法与display和write相同，区别在于$strobe函数不论被置于程序中什么位置都是固定放在最后执行，其中变量参数也都是程序执行到最后的值。并且会自动换行。
```
5.monitor函数
```
功能和用法与display和write相同,区别在于每改变$monitor中参数的值时就会打印一次。自动换行。
```
6.stop和finish函数
```
$stop用于暂停仿真，$finish用于结束仿真
```
7. time和random函数
```
功能：$time为时间函数，返回64位当前仿真时间；$random用于产生随机函数，返回随机数
```
8.readmemb/readmemh函数
```
功能：$readmemb和$readmemh分别用于读取二进制和十六进制文件
格式： $readmemb("<数据文件名>",<存储器名>);
例如：$readmemb("test.txt",a);
```
三. 关键字
1. module(模块开始）---endmodule(模块结束)
```
格式： module exmaple
```
2. input(输入)/input(输出)
```
input wire sys_cik, #这里注意每一个参数定义要加‘，’而定义语句结尾没有
input wire sys_rst_n,
inout wire sda, #inout定义的信号可同时用于输入或输出
outputwire po_flag
```
3. 变量类型
```
1）线网型变量： wire #在系统中会被直接认为具有一条物理连线
2）寄存器型变量： reg #对某一时间点的状态进行保存，在系统中会被认为是寄存器
格式： reg a ; #表示定义一个名为a，位宽为8bit，深度为21的寄存器变量
两种变量类型的使用场景：
1. 当使用always语句给变量赋值时，要用reg型
2. 当使用assign语句给变量赋值时，用wire型。assign可以视为在电路中添加一条连线。
```
4.参数
```
1）parameter
格式： parameter CNT_MAX = 100;
特性：实例化时参数可修改
2）localparam
格式：localparam CNT_MAX = 100;
特性：只能在模块内部使用，不能实例化
```
5.常量（基数表示法）
```
格式：[换算为二进制后位宽的总长度]['][数值进制符号][与数值进制符号相对应的应的数值]
其中：[数值进制符号]：表示十六进制，表示八进制，表示二进制
例如： 8'd171 : 位宽是8bit，十进制的171
8'hab : 8bit的十六进制数ab
8'o253 : 8bit的八进制数253
8‘b1010_1011 : 8bit的二进制数1010_1011 #二进制数可以用下划线分割增强可读性
[换算为二进制后位宽的总长度]这一项可有可无，verilog会自动为常量匹配合适的位宽。 当总位宽大于实际位宽，则自动在左边补0，总位宽小于实际位宽则自动截断左边超出的位数
例如：'d7与8'd7表示相同数值，8'd7换算为二进制是8'b0000_0111,前五位补0
2'd7换算为二进制是2'b11，超过2位宽的部分被截断 #这里的截断是从右往左进行的
注意：如果直接写参数，例如100，表示位宽为32bit的十进制数100
```
6.赋值
```
1）阻塞赋值（“=”）
内部语句同时并行执行
2）非阻塞赋值（“<=")
程序从上到下顺序执行赋值语句
```
注意一些问题：
```
1.阻塞赋值电路结构与时钟触发沿没有关系，只与输入电平的变化有关。阻塞赋值语句是顺序执行的，先计算赋值符号右边的语句并更新赋值号左边的语句，此时不允许有来自其他任何语句的干扰，直到现行的赋值完成，才允许下一条赋值语句的执行。
2.非阻塞赋值的电路结构与时钟触发沿有关系，只有触发沿时刻才进行相应的非阻塞赋值。非阻塞赋值语句是并行执行的，先计算所有非阻塞赋值号右边的语句再同时进行向左赋值，这期间允许其他语句进行操作。
3.非阻塞赋值只能用于对寄存器变量进行赋值，因此只能能用于‘inital’和‘always’块中（敏感列表要采用电平触发方式/敏感列表.关于Modelsim仿真的一点提示：
如果Modelsim报错error loading design 则最常用的解决办法是返回检查tb文件中的文件名是否与仿真项目名一致。就是always@(这里)的语句），不允许用于连续赋值‘assign’中。
4.时序逻辑电路中推荐使用非阻塞赋值，方便实现时钟边沿触发。
5.一个语句块中不要同时用阻塞和非阻塞赋值。同时推荐一个always语句块只对一个变量进行赋值。
6.使用锁存器(latch)要采用非阻塞赋值。
```
三、关于Modelsim仿真的一点提示：
```
如果Modelsim报错error loading design 则最常用的解决办法是返回检查tb文件中的文件名是否与仿真项目名一致。
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