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06 Verilog语法_时序控制与语句块

文档创建者：uisrc
浏览次数：1368
最后更新：2024-01-07
FPGA基础知识
FPGA基础: FPGA编程语言 » Verilog编程入门
软件版本：无
操作系统：WIN10 64bit
硬件平台：适用所有系列FPGA
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1概述
本节讲解时序控制语句相关的语法与几种语句块的使用介绍，需要掌握时序控制的规则和顺序块、并行块、命名块、嵌套块的使用。
2时序控制简介
Verilog 提供了两类时序控制方法：时延控制和事件控制。时延控制主要用于仿真，事件控制主要用于时序设计，分为边沿触发控制与电平敏感控制。
2.1 时延控制
基于时延的时序控制出现在表达式中，它指定了语句从开始执行到执行完毕之间的时间间隔。时延可以是数字、标识符或者表达式。
通常根据时延在表达式中的位置差异，时延控制又可以分为常规时延与内嵌时延。
2.1.1常规时延
格式为#<数字> <表达式>例：
reg [7:0] data;
initial
begin
#10 data=8'h12; //常规时延
#10 data=8'h02; //常规时延
#10 data=8'h22; //常规时延
end


2.1.2内嵌时延
遇到内嵌延迟语句后，先计算出表达式右端的结果，然后再延迟一定的时间，赋值给目标信号例：
reg [7:0] data;
initial
begin
    data=#10 8'h12; //内嵌式时延
    data=#10 8'h02; //内嵌式时延
    data=#10 8'h22; //内嵌式时延
end


需要说明的是，这两种时延控制方式的效果是有所不同的。
当延时语句的赋值符号右端是常量时，两种时延控制都能达到相同的延时赋值效果。
当延时语句的赋值符号右端是变量时，两种时延控制可能会产生不同的延时赋值效果。
2.2 事件控制2.2.1边沿触发控制
边沿触发在Verilog中指寄存器或者线网类型变量发生了值的变化。
关键字 posedge 指信号发生边沿正向跳变，negedge 指信号发生负向边沿跳变，未指明跳变方向时，则两种情况的边沿变化都会触发相关事件。例：
always@(posedge clk ) //关键词posedge，clk 正向边沿跳变
begin
    q1 <= d[0];
    q2 <= d[1];
    q3 <= d[2];
    if(s == 2'b00)
        q <= d[0];
    else if(s == 2'b01)
        q <= d[1];
    else if(s == 2'b10)
        q <= d[2];      
    else if(s == 2'b11)
        q <= d[3];
    else
        ;
end



always@(negedge clk ) //关键词negedge，clk 负向边沿跳变
begin
    q1 <= d[0];
    q2 <= d[1];
    q3 <= d[2];
    if(s == 2'b00)
        q <= d[0];
    else if(s == 2'b01)
        q <= d[1];
    else if(s == 2'b10)
        q <= d[2];      
    else if(s == 2'b11)
        q <= d[3];
    else
        ;
end



always@(clk ) //未指明跳变方向，clk 可边沿正向跳变，可负向边沿跳变
begin
    q1 <= d[0];
    q2 <= d[1];
    q3 <= d[2];
    if(s == 2'b00)
        q <= d[0];
    else if(s == 2'b01)
        q <= d[1];
    else if(s == 2'b10)
        q <= d[2];      
    else if(s == 2'b11)
        q <= d[3];
    else
        ;
end


说明always@（敏感列表），敏感列表中可以有多个不同的事件，中间用关键字"or"或","分开。例：
always@(negedge clk or negedge ) //关键词negedge，clk 负向边沿跳变;关键词negedge,rst可负向边沿跳变
begin
    if (!rst_n)
        q <= 0;
    else if(s == 2'b00)
        q <= d[0];
    else if(s == 2'b01)
        q <= d[1];
    else if(s == 2'b10)
        q <= d[2];      
    else if(s == 2'b11)
        q <= d[3];
    else
        ;
end




always@(negedge clk , negedge rst)/关键词negedge，clk 负向边沿跳变;关键词negedge,rst可负向边沿跳变
begin
    if (!rst_n)
        q <= 0;
    else if(s == 2'b00)
        q <= d[0];
    else if(s == 2'b01)
        q <= d[1];
    else if(s == 2'b10)
        q <= d[2];      
    else if(s == 2'b11)
        q <= d[3];
    else
        ;
end


当组合逻辑输入变量很多时，那么编写敏感列表会很麻烦。此时，更为简洁的写法是"@*"或"@(*)"，表示对语句块中的所有输入变量的变化都是敏感的。例：
wire [15:0] data_out;
reg  [15:0] data_reg;
integer i;
always@(*) //对语句块中的所有输入变量的变化都是敏感的
begin
    for(i=0;i<15;i=i+1)
    begin
        data_reg = data_out[15 - i];
    end
end


命名事件控制，用户可以声明 event类型的变量，并触发该变量来识别该事件是否发生。命名事件用关键字 event 来声明，触发信号用 -> 表示。例如：
event  start_r ;
always@( posedge clk)
begin
        -> start_r;   
end

always@(start_r) //事件触发，敏感词
begin
    data_buf = {data[0], data[1]};
end


2.2.2电平敏感控制
Verilog 中支持使用电平作为敏感信号来控制时序，即后面语句的执行需要等待某个条件为真。Verilog 中使用关键字wait来表示这种电平敏感情况。例：
initial begin
    wait (start_1) ;   //电平敏感时间，等待start_1事件触发
    forever
begin
        @(posedge clk)；
        data_1= {data[0], data[1]};
    end


3语句块介绍
Verilog中有四种语句块，分别是顺序块，并行块，嵌套块，命名块。
3.1顺序块
顺序块用关键字 begin 和 end 来表示。顺序块中的语句是一条条执行的。非阻塞赋值除外。
仿真中，initial 块中的阻塞赋值，都是顺序块的实例。例：
reg [7:0] data;
initial
begin
#10 data=8'h12; //按照时间，顺序执行
#10 data=8'h02;
#10 data=8'h22;
end


3.2并行块
并行块有关键字 fork 和 join 来表示。并行块中的语句是并行执行的，即便是阻塞形式的赋值。并行块中每条语句的时延都是与块语句开始执行的时间相关。例：
initial
fork
    #10 data=8'h12; //与data按照时间并行执行，与data=8'h02同时进行，一般实际情况下我们不这样使用，仅仅是作为示例
    #10 data=8'h02;
join

initial
fork
    #10 data1=8'h32; //与data1按照时间并行执行，与 data1=8'h22同时进行，一般实际情况下我们不这样使用，仅仅是作为示例
    #10 data1=8'h22;
join


3.3嵌套块
顺序块和并行块还可以嵌套使用。例：
reg [7:0] data;
initial
begin
#10 data=8'h12;
#10 data=8'h02;
#10 data=8'h22;
fork
    #10 data=8'h12;
    #10 data=8'h02;
join
end


3.4命名块
可以给块语句结构命名。例：
reg [7:0] data;
initial
begin:start_initial
#10 data=8'h12;
#10 data=8'h02;
#10 data=8'h22;
fork
    #10 data=8'h12;
    #10 data=8'h02;
join
end



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