Verilog设计：移位寄存器模型详解—阻塞与非阻塞赋值

在Verilog数字系统设计中，移位寄存器模型是基础且重要的组成部分。移位寄存器是一种数据存储和传输单元，广泛应用于串行通信、计数器、状态机等设计中。设计一个移位寄存器模型通常涉及编写always块来实现时序逻辑和组合逻辑的结合。 always块是Verilog语言中的核心结构，用于描述系统的连续时间和组合逻辑部分。它通过一个事件控制表达式`(@(event-expression)`来决定何时执行，这可以是时钟沿（posedge或negedge）或其他触发条件。每个always块只能有一个事件控制，且不能同时表示电平敏感的透明锁存器和组合逻辑，以防止混淆和潜在的错误。 在always块内部，所有信号的赋值必须使用`reg`或`integer`类型，其中`integer`默认为32位，但可以通过指定范围来扩展。对寄存器型和整型变量的赋值必须在单个always块内完成，跨always块的赋值是不允许的，因为这可能导致逻辑错误和编译器警告。 阻塞赋值在Verilog中指的是赋值操作立即执行，不受触发器状态的影响。这意味着它们基于输入电平的变化而非时钟沿，适合于描述那些与输入信号更新相关的逻辑。非阻塞赋值则是异步的，会在下一个时钟周期开始时执行，可能会引入额外的延迟。 在设计时，应避免组合反馈回路，因为这可能导致未定义的行为。如果存在组合逻辑，必须确保信号在任何时候都有明确的值，否则可能需要添加电平敏感的锁存器来存储上一状态。综合器会在设计中自动处理这种情况，但如果遇到被认为是异步状态机的组合回路，可能会产生错误。 理解并正确使用阻塞和非阻塞赋值是Verilog数字系统设计的关键技能，能够帮助设计师高效地构建和验证移位寄存器和其他时序逻辑电路。