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Verilog HDL寄存器类型表示

发布时间:2022-03-24 发布时间:
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有5种不同的寄存器类型。

reg

integer

time

real

realtime

1. reg寄存器类型

寄存器数据类型reg是最常见的数据类型。reg类型使用保留字reg加以说明,形式如下:

reg [ msb: lsb] reg1, reg2, . . . regN;

msb和lsb 定义了范围,并且均为常数值表达式。范围定义是可选的;如果没有定义范围,缺省值为1位寄存器。例如:

reg [3:0] Sat; //Sat为4 位寄存器。

reg Cnt; //1位寄存器。

reg [1:32] Kisp, Pisp, Lisp;

寄存器可以取任意长度。寄存器中的值通常被解释为无符号数, 例如:

reg [1:4] Comb;

. . .

Comb = -2; //Comb 的值为14(1110),1110是2的补码。

Comb = 5; //Comb的值为15(0101)。

2. 存储器

存储器是一个寄存器数组。存储器使用如下方式说明:

reg [ msb: 1sb] memory1 [ upper1: lower1],

memory2 [upper2: lower2],. . . ;

例如:

reg [0:3 ] MyMem [0:63]

//MyMem为64个4位寄存器的数组。

reg Bog [1:5]

//Bog为5个1位寄存器的数组。

MyMem和Bog都是存储器。数组的维数不能大于2。注意存储器属于寄存器数组类型。线网数据类型没有相应的存储器类型。

单个寄存器说明既能够用于说明寄存器类型,也可以用于说明存储器类型。

parameter ADDR_SIZE = 16 , WORD_SIZE = 8;

reg [1: WORD_SIZE] RamPar [ ADDR_SIZE-1 : 0], DataReg;

RamPar是存储器,是16个8位寄存器数组,而DataReg是8位寄存器。

在赋值语句中需要注意如下区别:存储器赋值不能在一条赋值语句中完成,但是寄存器可以。因此在存储器被赋值时,需要定义一个索引。下例说明它们之间的不同。

reg [1:5] Dig; //Dig为5位寄存器。

. . .

Dig = 5'b11011;

上述赋值都是正确的, 但下述赋值不正确:

reg BOg[1:5]; //Bog为5个1位寄存器的存储器。

. . .

Bog = 5'b11011;

有一种存储器赋值的方法是分别对存储器中的每个字赋值。例如:

reg [0:3] Xrom [1:4]

. . .

Xrom[1] = 4'hA;

Xrom[2] = 4'h8;

Xrom[3] = 4'hF;

Xrom[4] = 4'h2;

为存储器赋值的另一种方法是使用系统任务:

1) $readmemb (加载二进制值)

2) $readmemb (加载十六进制值)

这些系统任务从指定的文本文件中读取数据并加载到存储器。文本文件必须包含相应的二进制或者十六进制数。例如:

reg [1:4] RomB [7:1] ;

$ readmemb ("ram.patt", RomB);

Romb是存储器。文件“ram.patt”必须包含二进制值。文件也可以包含空白空间和注释。下面是文件中可能内容的实例。

1101

1110

1000

0111

0000

1001

0011

系统任务$readmemb促使从索引7即Romb最左边的字索引,开始读取值。如果只加载存储器的一部分,值域可以在$readmemb方法中显式定义。例如:

$readmemb ("ram.patt", RomB, 5, 3);

在这种情况下只有Romb[5],Romb[4]和Romb[3]这些字从文件头开始被读取。被读取的值为1101、1100和1000。

文件可以包含显式的地址形式。

@hex_address value

如下实例:

@5 11001

@2 11010

在这种情况下,值被读入存储器指定的地址。

当只定义开始值时,连续读取直至到达存储器右端索引边界。例如:

$readmemb ("rom.patt", RomB, 6);

//从地址6开始,并且持续到1。

$readmemb ( "rom.patt", RomB, 6, 4);

//从地址6读到地址4。

3. Integer寄存器类型

整数寄存器包含整数值。整数寄存器可以作为普通寄存器使用,典型应用为高层次行为建模。使用整数型说明形式如下:

integer integer1, integer2,. . . intergerN [msb:1sb] ;

msb和lsb是定义整数数组界限的常量表达式,数组界限的定义是可选的。注意容许无位界限的情况。一个整数最少容纳32位。但是具体实现可提供更多的位。下面是整数说明的实例。

integer A, B, C; //三个整数型寄存器。

integer Hist [3:6]; //一组四个寄存器。

一个整数型寄存器可存储有符号数,并且算术操作符提供2的补码运算结果。

整数不能作为位向量访问。例如,对于上面的整数B的说明,B[6]和B[20:10]是非法的。一种截取位值的方法是将整数赋值给一般的reg类型变量,然后从中选取相应的位,如下所示:

reg [31:0] Breg;

integer Bint;

. . .

//Bint[6]和Bint[20:10]是不允许的。

. . .

Breg = Bint;

/现在,Breg[6]和Breg[20:10]是允许的,并且从整数Bint获取相应的位值。/

上例说明了如何通过简单的赋值将整数转换为位向量。类型转换自动完成,不必使用特定的函数。从位向量到整数的转换也可以通过赋值完成。例如:

integer J;

reg [3:0] Bcq;

J = 6; //J的值为32'b0000...00110。

Bcq = J; /⁄Bcq的值为4'b0110。

Bcq = 4'b0101.

J = Bcq; //J的值为32'b0000...00101。

J = -6; //J 的值为 32'b1111...11010。

Bcq = J; //Bcq的值为4'b1010。

注意赋值总是从最右端的位向最左边的位进行;任何多余的位被截断。如果你能够回忆起整数是作为2的补码位向量表示的,就很容易理解类型转换。

4. time类型

time类型的寄存器用于存储和处理时间。time类型的寄存器使用下述方式加以说明。

time time_id1, time_id2, . . . ,time_idN [ msb:1sb];

msb和lsb是表明范围界限的常量表达式。如果未定义界限,每个标识符存储一个至少64位的时间值。时间类型的寄存器只存储无符号数。例如:

time Events [0:31]; //时间值数组。

time CurrTime; //CurrTime 存储一个时间值。

5. real和realtime类型

实数寄存器(或实数时间寄存器)使用如下方式说明:

//实数说明:

real real_reg1, real_reg2, . . ., real_regN;

//实数时间说明:

realtime realtime_reg1, realtime_reg2, . . . ,realtime_regN;

realtime与real类型完全相同。例如:

real Swing, Top;

realtime CurrTime;

real说明的变量的缺省值为0。不允许对real声明值域、位界限或字节界限。

当将值x和z赋予real类型寄存器时,这些值作0处理。

real RamCnt;

. . .

RamCnt = 'b01x1Z;

RamCnt在赋值后的值为'b01010。


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