Verilog HDL语法基础

1           Verilog是大小写相关的，其中的关键字全部为小写。

2           空白符由空格、制表符、和换行符组成。

3           单行注释以“//”开始，verilog将忽略此处到行尾的内容。多行注释以“/*”开始，以“*/”结束。多行注释不允许嵌套

4           操作符有三种：单目操作符、双目操作符和三目操作符。

5           数字声明

Verilog中有两种数字生命：指明位数的数字和不指明位数的数字

指明位数的数字表示形式：<size>’<base format><number>

Size用来指明数字位宽度，只能用十进制整数表示

Base format包括十进制(’d或’D)，二进制（’b或’B），八进制(‘o或’O)，十六进制(‘h或’H)

例如

4’b1111   //4位2进制数

12’h3ac    //12位16进制数

不指明位数的数字：如果数字说明中没有指定基数，那么默认表示为十进制数。如果没有指定位宽，则默认的位宽度与仿真器和使用的计算机有关（最小为32位）。

‘o21          //32位八进制数

X值和Z值：不确定值用X表示，高阻用Z值表示。在八进制数中代表3位，十六进制中代表4位。

12’h12X   //这是一个12位16进制数，其中低四位不确定

负数：    在表示位宽的数字前面增加一个减号来表示它是一个负数。

-6’d3         //一个6位的用二进制补码形式存储的十进制数3，表示负数

-6’sd3       //一个6位的带符号算数运算的负数

下划线符号和问号：

除了第一个字符，下划线“_”可以出现在数字中的任何位置，它的作用只是提高可读性，在编译阶段会被忽略掉

问号“？”是z的另一种表示，使用问号的目的在于增强casex和casez语句的可读性。在这两条语句中，“？”表示不必关心的情况。

12’B1111_0011_1110     //      增强可读性

4’b10??                               //相当于4’b10zz

6           字符串是双引号括起来的一个字符队列。对于字符串的限制是，它必须在一行中书写完，不可书写在多行中，也不能包含回车符。Verilog将字符串当作一个单字节的ASCII字符队列。

“Hello Verilog world”       //是一个字符串

7           标识符和关键字

关键字是语言中预留的用于定义语言结构的特殊标识符。Verilog中关键字全部小写。

标识符是程序代码中对象的名字，程序员使用标识符来访问对象。Verilog中标识符由字母数字字符、下划线和美元符号组成，区分大小写。其第一个字符必须是数字字符或下划线。

reg value;                   //reg是关键字；value是标识符

8           转义标识符

转义标识符以“/”开始，以空白符结束。Verilog将反斜线和空白符之间的字符逐个进行处理。所有的可打印字符均可包含在转义字符中，而反斜线和表示结束的空白符不作为标识符的一部分。

系统任务

Verilog为某些常用操作提供了标准的系统任务（也叫系统函数）这些操作包括屏幕显示、线网值动态监视、暂停和结束仿真等。所有的系统任务都具有$<keyword>的形式。

显示信息         $display(p1,p2,p3,…,pn);

         $display会自动在字符串的结尾处插入一个换行符，因此如果参数列表为空，则display的效果是现实光标移动到下一行

监视信息         $monitor(p1,p2,p3,…,pm);

系统函数$monitor对其参数列表中的变量值或者信号值进行不间断的监视，当其中任何一个发生变化的时候，显示所有参数的数值。$monitor只需调用一次即可在整个仿真过程中生效。

编译指令

Verilog提供了一些编译指令供用户使用，其使用方式为’<keyword>

‘define      用于定义verilog中的文本宏。类似于c中的#define.

‘define WORD_SIZE 32

‘include    在编译期间将一个verilog源文件包含在另一个verilog文件中，类似于c中的＃i nclude结构。

         ‘include header.v  

Verilog的数据类型

1           整数、实数和时间寄存器类型

整数是一种通用的寄存器数据类型，用于对数量进行操作，使用integer进行声明。

integer counter;       //一般用途的变量用作计数器

initial

         counter = -1;    //把-1存储到寄存器中

实数：实常量和实数寄存器数据类型使用关键字real来声明，可以用十进制或科学计数法来表示。实数声明不能带有范围，其默认值为0.如果将一个实数赋予一个整数，那么实数将会被取为最接近的整数。

real delta;         //定义一个名为delta的实型变量

时间寄存器：仿真是按照仿真时间进行的，verilog使用一个特殊的时间寄存器数据类型来保存仿真时间。时间变量通过使用关键字time来声明，其宽度与具体实现无关，最小为64位。通过调用系统函数$time可以取得当前的仿真时间。

2           数组

Verilog中允许声明reg、integer、time、real、realtime及其向量类型的数组，对数组的维数没有限制，即可声明任意维数的数组。线网数组也可用于连接实例的端口，数组中的每个元素都可以作为一个标量或者向量，以同样的方式来使用，形如<数组名>[<下标>]。

Integer     count[0:7];       //由八位计数变量组成的数组

reg  bool [31:0];              //由32个1位的布尔寄存器变量组成的数组

wire [7:0] w_array2 [5:0];        //声明8位向量的数组

注意：不要把数组和线网或寄存器向量混淆起来。向量是一个单独的元件，它的位宽是n，数组由多个元件组成，其中每个元件的位宽为n或1.

3           存储器

Verilog中使用寄存器一维数组来表示存储器。数字的每个元素成为一个元素或一个字（word），由一个数组索引来指定。每个字的位宽为1位或者多位。注意n个1位寄存器和一个n位寄存器是不同的。如果需要访问存储器中的一个特定的字，则可通过子的地址作为数组的下标来完成。

reg   mem1bit[0:1023];             //1k的1位存储器

reg   [7:0] membyte [0:1023]; //1k的字节（8位）存储器membyte

membyet[511]          //取出membyte中地址511所处的字节

4           参数

Verilog使用关键字parameter在模块内定义常数。参数代表常数，不能像变量那样赋值，但是每个模块实例的参数值可以在编译阶段被重载。通过参数重载使得用户可以对模块实例进行定制。除此之外还可以对参数的类型和范围进行定义。

parameter port_id = 5;    //定义常数port_id 为5

5           字符串

字符串保存在reg类型的变量中，每个字符占用8位（一个字节），因此寄存器变量的宽度应足够大，以保证容纳全部字符。如果寄存器变量的宽度大于字符串的大小，则verilog用0来填充左边的空余位。如果寄存器变来那个的宽度小于字符串的大小，则verilog截去字符串最左边的位。

1

           值的种类

四值电平逻辑

除了逻辑值外，Verilog还是用强度值来解决数字电路中不同强度的驱动源之间的赋值冲突。

如果两个具有不同强度的信号驱动同一个线网，则竞争结果值为高强度信号的值。

如果两个强度相同的信号之间发生竞争，则结果为不确定值。

2           线网

线网（net）表示硬件单元之间的连接。线网一般使用关键字wire进行声明。如果没有显式的说明为向量，则默认线网的位宽为1。线网的默认值为Z，（trireg类型线网例外，其默认值为X）。其值由驱动源确定，如果没有驱动源则线网的值为Z

Net并不是一个关键字，它代表了一组数据类型，包括wire，wand，wor，tri，triand，trior以及trireg等。

3           寄存器

寄存器用来表示存储元件，它保持原有的数值，直到被改写。注意：不要将这里的寄存器和实际电路中由边沿触发器构成的硬件寄存器混淆。在Verilog中，术语register仅意味着一个保持数值的变量。与线网不同，寄存器不需要驱动源，而且也不像硬件寄存器那样需要时钟信号。在仿真过程中的任意时刻，寄存器的值都可以通过赋值来改变。

寄存器的数据类型通过关键字reg来声明，默认值为X。

4           向量

线网和寄存器类型的数据均可声明为向量（位宽大于1）。如果在声明中没有指定位宽，则默认为标量（1位）

wire a;      //标量线网变量，默认

wire [7:0] bus;          //8位的总线

reg clock  ;                 //标量寄存器，默认

reg   [0:40]        virtual_addr;    //向量寄存器，41位宽的虚拟地址

向量通过[high#:low#]进行说明，方括号中左边的数总是代表向量的最高有效位。

向量域选择

对于上面例子中声明的向量，我们可以指定它的某一位或者若干个相邻位。

Verilog基础——模块端口

Verilog的关键字及意义