Verilog HDL表达式基础教程

在Verilog HDL中，表达式是语言的核心组成部分，用于计算和组合逻辑值。表达式由操作数和操作符构成，可以出现在任何需要数值的地方。本章主要探讨了在Verilog HDL中编写表达式的基础知识。 首先，我们来看操作数的种类： 1. 常数：包括十进制、定长和非定长的整型常量、实数以及字符串常量。例如，256, 7, 4'b10_11, 8'h0A, 'b1, 'hFBA, 90.00006 和 "BOND" 都是常数。对于整数，其正负性会影响到其解释方式，无基数标识的整数默认为有符号数，而基数表示的整数则被视为无符号数。 2. 参数：参数类似于常量，但可以通过参数声明来定义和赋值。例如，`parameter LOAD = 4'd12, STORE = 4'd10;` 定义了两个参数LOAD和STORE，分别赋值为12和10。 3. 线网：线网可以是标量（1位）或向量（多位），如 `wire[0:3] Prt;` 定义了一个4位的线网Prt，而 `wire Bdq;` 定义了一个标量线网Bdq。线网的值总是被解释为无符号数。在连续赋值语句中，如 `assign Prt = -3;`，虽然表达式中使用了负号，但线网Prt的实际值会转换为对应的无符号位模式，即1101。 4. 寄存器：寄存器是存储数据的变量，它们在时序逻辑中扮演重要角色，可以被赋值并保持状态。 5. 位选择：通过索引访问向量的一部分，如 `reg[7:0] data; data[3:0];` 选取data的低4位。 6. 部分选择：类似位选择，但可以选择不连续的位，如 `reg[15:0] array; array[7:4][3:0];` 选取array的第8、9、10和11位。 7. 存储器单元：在Verilog中，可以声明并操作存储器，访问其特定地址的数据。 8. 函数调用：Verilog允许定义和调用函数，以执行复杂计算。 表达式的运算遵循特定的优先级和结合性规则，例如括号用来改变运算顺序，操作符如加法 (+)、减法 (-)、乘法 (*)、除法 (/) 和按位操作符 (如 &、|、^) 等都有其特定的运算规则。此外，还有逻辑操作符如非 (!)、与 (&&) 和或(||)，以及关系操作符 (==, !=, <, >, <=, >=) 和位移操作符 (<<, >>)。 在处理负数时，需要注意的是，非基数表示的负整数被视为有符号数，而基数表示的负整数被视为无符号数。例如，-44和-6'o54在表达式中会有不同的解释。在计算中，这可能导致不同的结果，如示例中所示，-44除以4的结果为-11，而-6'o54除以4的结果为1073741813。 理解这些基本概念对于编写有效的Verilog代码至关重要，无论是简单的逻辑门设计还是复杂的数字系统实现。通过熟练掌握操作数和操作符的使用，能够更有效地创建和调试硬件描述代码。