Verilog数字系统设计:深入探索阻塞与非阻塞赋值

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"深入探讨Verilog中的阻塞和非阻塞赋值,了解always块的使用规范以及在数字系统设计中的重要性。" 在Verilog数字系统设计中,阻塞和非阻塞赋值是核心概念,它们对于理解和实现数字逻辑电路至关重要。本资料主要针对深圳大学信息工程学院的课程,详细解析了这两个赋值类型。 首先,`always`块是Verilog中用于定义行为描述的关键结构。每个`always`块应有一个事件控制表达式,如`@(posedge clk)`或`@(negedge clk)`,用于定义何时执行块内的代码。根据事件控制表达式的不同,`always`块可以表示时序逻辑(如触发器)或组合逻辑(门电路)。不过,混合使用时序和组合逻辑在同一`always`块中是不推荐的,因为这可能导致错误和不必要的电平敏感锁存器。 对于时序逻辑,`always`块通常由一个时钟边沿触发,如`posedge clk`,而置位和复位信号也应该与这个时钟边沿同步。在`always`块内,所有被赋值的信号应声明为`reg`类型或整型。整型变量默认为32位,但可以通过范围说明定制位宽,如`integer[7:0] myInt`。 在设计中,应避免在`always`块中创建组合反馈环路,因为这可能导致未预期的行为。每次执行`always`块时,所有组合逻辑的赋值应有确定的值,否则可能需要手动添加电平敏感锁存器以保持信号的稳定性。如果综合器检测到未预期的组合逻辑回路,它可能会发出警告或错误。 阻塞赋值(`=`, 例如 `reg_a = expr`) 在执行时会立即更新目标变量的值,它的电路行为通常与输入电平变化相关,而不关心触发沿。相反,非阻塞赋值(`<=`, 例如 `reg_a <= expr`) 则会延迟更新,直到当前`always`块的执行结束,这使得它适合于描述时序逻辑。 此外,将变量赋值为未知值`'bx`可以指示综合器忽略该信号,生成的电路可能更为简洁。对于`reg`或`integer`类型的变量,其赋值必须在单个`always`块内完成,跨`always`块的赋值是不合法的。 了解并熟练掌握阻塞和非阻塞赋值,以及正确使用`always`块,对于编写清晰、无误的Verilog代码至关重要,也是数字系统设计的基础。通过深入学习这些概念,设计者能够更好地创建高效、可综合的Verilog模块。