Verilog 數(shù)據(jù)類型

Verilog中，數(shù)據(jù)類型主要分為兩類：物理數(shù)據(jù)類型（主要包括連線型和寄存器型）和抽象數(shù)據(jù)類型（主要包括：整型、時(shí)間型、實(shí)型和參數(shù)型）

物理數(shù)據(jù)類型與實(shí)際硬件電路的硬件關(guān)系比較明顯，抽象程度比較低

抽象數(shù)據(jù)類型是進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的數(shù)據(jù)類型

1 物理數(shù)據(jù)類型

Verilog中主要的物理數(shù)據(jù)類型是：連線型、寄存器型、存儲(chǔ)器型

使用四種邏輯電平（0，1，x，z）和八種信號(hào)強(qiáng)度（strength）對(duì)實(shí)際的電路進(jìn)行建模

四種邏輯電平是對(duì)信號(hào)的抽象

信號(hào)強(qiáng)度表示數(shù)字電路中不同強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)源，用來解決不同驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度下的賦值沖突，八種強(qiáng)度如下，自上往下，強(qiáng)度遞減

1.1 連線型

連線表示邏輯單元的物理連接，可以對(duì)應(yīng)電路中的物理信號(hào)連線，這種變量不能保持電荷（trireg除外）

連線型變量必須要有驅(qū)動(dòng)源，一種是連接到一個(gè)門或者模塊的輸出端，另一種是用assign對(duì)它進(jìn)行賦值，若沒有驅(qū)動(dòng)源，將保持高阻態(tài)z

連線型有如下幾種：

1.1.1 wire和tri

wire（連線）和tri（三態(tài)線）是最常見的，語法和語義是一致的。

不同之處如下：

• wire型變量通常用來表示單個(gè)驅(qū)動(dòng)門或assign賦值語句的連線

• tri型變量用來表示多驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的連線型數(shù)據(jù)，主要用于定義三態(tài)的線網(wǎng)

  wire/tri	0	1	x	z
  0	0	x	x	0
  1	x	1	x	1
  x	x	x	x	x
  z	0	1	x	z

  上述真值表是：同時(shí)有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度相同的驅(qū)動(dòng)源來驅(qū)動(dòng)wire或tri變量時(shí)的輸出結(jié)果

  注意：這里并非是與邏輯，可以理解為都想給線賦值，因此當(dāng)出現(xiàn)0和1同時(shí)賦值時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度相同，因此最終結(jié)果是不定值x

1.1.2 wor和trior

1.1.3 wand和triand

wand和triand便是與邏輯，因此當(dāng)0和1同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，結(jié)果是0&1的結(jié)果

1.1.4 tri0和tri1

tri的特征是，若無驅(qū)動(dòng)源，其值為緊跟的數(shù)字

1.1.5 supply0和supply1

supply0表示GND，supply1表示VCC

1.1.6 trireg線網(wǎng)

trireg線網(wǎng)型可以存儲(chǔ)數(shù)值，類似于寄存器數(shù)據(jù)類型，用于電容節(jié)點(diǎn)的建模。

當(dāng)三態(tài)寄存器（trireg）的所有驅(qū)動(dòng)源都處于高阻態(tài)z時(shí)，trireg保持作用在線網(wǎng)的最后一個(gè)邏輯值。

trireg的缺省初始值為x

存儲(chǔ)電荷強(qiáng)度有如下幾個(gè)關(guān)鍵字控制：

small、medium、large，默認(rèn)電荷強(qiáng)度為medium

對(duì)于trireg型數(shù)據(jù)，仿真時(shí)其電荷衰減時(shí)間應(yīng)制定為延遲時(shí)間

1.2 寄存器型

reg型變量對(duì)應(yīng)的硬件電路元件具有狀態(tài)保持作用，能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

reg型變量常用于行為級(jí)描述，由過程賦值語句對(duì)其進(jìn)行賦值

reg和wire的區(qū)別：

• reg保持最后一次的賦值，wire需要持續(xù)的驅(qū)動(dòng)
• reg默認(rèn)初始值為不定值x，wire默認(rèn)初始值為不定值z

reg型變量一般是無符號(hào)的，若將負(fù)數(shù)賦值給reg型變量，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)成其補(bǔ)碼形式

1.3 連線型和寄存器型數(shù)據(jù)聲明對(duì)比

1.3.1 連線型數(shù)據(jù)聲明

語法為<net_declaration><drive_strength><range><delay><list_of_variables>

drive_strength、range、delay是可選項(xiàng)目，list_of_variables為必選項(xiàng)

• net_declaration：數(shù)據(jù)的類型，可以是wire、tri、tri0、tri1、wand、triand、trior、wor、trireg中的任意一個(gè)
• drive_strength：驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度
• range：用來指定數(shù)據(jù)位標(biāo)量或矢量。默認(rèn)表示數(shù)據(jù)類型為1bit的標(biāo)量，超過1bit就為矢量形式
• delay：指定仿真延遲時(shí)間
• list_of_variables：變量名稱

1.3.2 寄存器型數(shù)據(jù)聲明

語法為：reg <range><list_of_variables>

• range：可選項(xiàng)，確定變量位寬
• list_of_variables：變量名稱

1.4 存儲(chǔ)器型

存儲(chǔ)器型本質(zhì)上是寄存器型變量的陣列，所以用reg型變量建立寄存器組實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器功能。

存儲(chǔ)器變量聲明格式：reg<range1><name_of_list><range2>

其中，range1和range2是可選項(xiàng)，缺省是都為1

說明：

• range1：表示存儲(chǔ)器中寄存器的位寬
• range2：表示寄存器的個(gè)數(shù)

例如：reg [7:0] mem [255:0]表示由256個(gè)位寬為8bit的寄存器組成的存儲(chǔ)器

2 抽象型數(shù)據(jù)類型

抽象型數(shù)據(jù)類型有：整型（integer)、時(shí)間型（time）、實(shí)型（real）和參數(shù)型（parameter）

2.1 整型

整型數(shù)據(jù)常用于對(duì)循環(huán)控制變量的說明，在算術(shù)運(yùn)算中被視為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式的有符號(hào)數(shù)

整型數(shù)據(jù)默認(rèn)為32bit有符號(hào)數(shù)

2.2 時(shí)間型

時(shí)間型與整型數(shù)據(jù)類似，不過時(shí)間型是64bit無符號(hào)數(shù)

時(shí)間型數(shù)據(jù)主要用于對(duì)模擬時(shí)間的存儲(chǔ)與計(jì)算處理，常與系統(tǒng)函數(shù)$time一起使用

2.3 實(shí)型

Verilog支持實(shí)型常量與變量，實(shí)型數(shù)據(jù)在機(jī)器碼表示法中是浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)，可用于對(duì)延遲時(shí)間的計(jì)算

2.4 參數(shù)型

參數(shù)型數(shù)據(jù)屬于常量，在仿真開始之前就被賦值，并在仿真過程中保持不變

參數(shù)定義方法可以提高程序可可讀性和可維護(hù)性，常用來定義延遲時(shí)間和變量的位寬