零基础教你学FPGA之Verilog语法基础(中)
FPGA是一种可编程的集成电路,可以用于实现复杂的逻辑功能。Verilog是一种硬件描述语言,是实现FPGA设计的主要工具之一。掌握Verilog语法是进行FPGA开发的基础。本篇文章将重点介绍Verilog语法基础。 我们需要了解Verilog中两种基本的赋值语句:阻塞赋值和非阻塞赋值。阻塞赋值使用等号“=”来实现,而在非阻塞赋值中则使用“<=”。两者的区别在于执行顺序,阻塞赋值中后面的语句必须等待前面的赋值完成后才能执行,而非阻塞赋值则允许并行执行,不阻塞后续语句的执行。 接着,我们来了解块语句。Verilog中有两种块语句:顺序块和并行块。顺序块用begin和end关键字来定义,所有的语句将顺序执行,就如同在C语言中使用大括号“{}”定义的作用域。并行块则使用fork和join来定义,所有包含在并行块中的语句将同时开始执行。在并行块中,可以通过加入延时语句来控制语句的执行顺序。 条件语句在Verilog中和C语言类似,但需要注意的一点是在always块中,如果对变量没有进行赋值操作,那么这个变量将保持其原有值,这一点在设计中需要注意,以免生成锁存器。为了防止生成锁存器,可以使用else分支给变量赋一个默认值。 case语句在Verilog中用于多路选择,与C语言不同的是,在Verilog的case语句中,当匹配到一个case后,并不会跳出case语句,除非遇到break语句,但Verilog中并没有break语句。因此,为了避免锁存器的生成,应在case语句中添加default分支。此外,case语句中各case项的表达式位宽必须相同,如果不同则系统会以默认值来控制位宽。casez和casex语句在比较时可以忽略“z”和“x”值。 循环语句方面,Verilog提供了四种循环语句,包括forever、repeat、while和for语句。其中,forever语句用于无限循环,只能在initial块中使用。repeat语句允许指定循环次数,使用时后面需要跟一个常量表达式。循环语句可以在产生周期性波形或进行仿真信号生成时使用。 顺序块和并行块可以嵌套使用,如果在块语句的begin或fork后面加上名字,就形成了命名块。命名块允许使用disable语句来随时终止命名块的执行,这相当于C语言中的break语句。 生成块语句可以动态生成Verilog代码,这在参数化模块的生成中非常有用。使用生成语句可以在对向量中的多个位进行重复操作时、进行多个模块实例引用时,或者在根据参数的定义确定程序中是否应该包含某些Verilog代码时,大大简化设计过程。 在Verilog中,位拼接也是一种常用的技巧。通过位拼接可以将几个信号合并为一个多位信号,反之亦然。位拼接在多路选择器等设计中非常常见。 在本文中,我们还看到了一个四选一多路选择器的Verilog代码实例,这段代码演示了如何使用case语句来实现多路选择器的设计。 FPGA开发还需要掌握硬件描述语言、时序逻辑设计、状态机设计等知识。同时,熟悉数字电路和计算机组成原理也将有助于深入理解和应用Verilog语言。掌握好Verilog语法基础,是FPGA设计的第一步,也是最为关键的一步。