reg型
寄存器是数据储存单元的抽象。寄存器数据类型的关键字是reg.通过赋值语句可以改变寄存器储存的值,其作用与改变触发器储存的值相当。VerilogHDL语言提供了功能强大的结构语句使设计者能有效地控制是否执行这些赋值语句。这些控制结构用来描述硬件触发条件,例如时钟的上升沿和多路器的选通信号。在行为模块介绍这一节中我们还要详细地介绍这些控制结构。reg类型数据的缺省初始值为不定值,x。
reg型数据常用来表示用于“always”模块内的指定信号,常代表触发器。通常,在设计中要由“always”块通过使用行为描述语句来表达逻辑关系。在“always”块内被赋值的每一个信号都必须定义成reg型。
reg型数据的格式如下:
reg [n-1:0] 数据名1,数据名2,… 数据名i;
或
reg [n:1] 数据名1,数据名2,… 数据名i;
reg是reg型数据的确认标识符,[n-1:0]和[n:1]代表该数据的位宽,即该数据有几位(bit)。最后跟着的是数据的名字。如果一次定义多个数据,数据名之间用逗号隔开。声明语句的最后要用分号表示语句结束。看下面的几个例子:
reg rega; //定义了一个一位的名为rega的reg型数据
reg [3:0] regb; //定义了一个四位的名为regb的reg型数据
reg [4:1] regc, regd;//定义了两个四位的名为regc和regd的reg型数据
对于reg型数据,其赋值语句的作用就象改变一组触发器的存储单元的值。在Verilog中有许多构造(construct)用来控制何时或是否执行这些赋值语句。这些控制构造可用来描述硬件触发器的各种具体情况,如触发条件用时钟的上升沿等,或用来描述具体判断逻辑的细节,如各种多路选择器。reg型数据的缺省初始值是不定值。reg型数据可以赋正值,也可以赋负值。但当一个reg型数据是一个表达式中的操作数时,它的值被当作是无符号值,即正值。例如:当一个四位的寄存器用作表达式中的操作数时,如果开始寄存器被赋以值-1,则在表达式中进行运算时,其值被认为是+15。
注意:
reg型只表示被定义的信号将用在“always”块内,理解这一点很重要。并不是说reg型信号一定是寄存器或触发器的输出。虽然reg型信号常常是寄存器或触发器的输出,但并不一定总是这样。在本书中我们还会对这一点作更详细的解释。
memory型VerilogHDL通过对reg型变量建立数组来对存储器建模,可以描述RAM型存储器,ROM存储器和reg文件。数组中的每一个单元通过一个数组索引进行寻址。在Verilog语言中没有多维数组存在。memory型数据是通过扩展reg型数据的地址范围来生成的。其格式如下:
reg [n-1:0] 存储器名[m-1:0];
或 reg [n-1:0] 存储器名[m:1];
在这里,reg[n-1:0]定义了存储器中每一个存储单元的大小,即该存储单元是一个n位的寄存器。存储器名后的[m-1:0]或[m:1]则定义了该存储器中有多少个这样的寄存器。最后用分号结束定义语句。
下面举例说明:
reg [7:0] mema[255:0];
这个例子定义了一个名为mema的存储器,该存储器有256个8位的存储器。该存储器的地址范围是0到255。注意:对存储器进行地址索引的表达式必须是常数表达式。
另外,在同一个数据类型声明语句里,可以同时定义存储器型数据和reg型数据。见下例:
parameter wordsize=16, //定义二个参数。
memsize=256;
reg [wordsize-1:0] mem[memsize-1:0],writereg,readreg;
尽管memory型数据和reg型数据的定义格式很相似,但要注意其不同之处。如一个由n个1位寄存器构成的存储器组是不同于一个n位的寄存器的。见下例:
reg [n-1:0] rega; //一个n位的寄存器
reg mema [n-1:0]; //一个由n个1位寄存器构成的存储器组
一个n位的寄存器可以在一条赋值语句里进行赋值,而一个完整的存储器则不行。见下例:
rega =0; //合法赋值语句
mema =0; //非法赋值语句
如果想对memory中的存储单元进行读写操作,必须指定该单元在存储器中的地址。下面的写法是正确的。
mema[3]=0; //给memory中的第3个存储单元赋值为0。
进行寻址的地址索引可以是表达式,这样就可以对存储器中的不同单元进行操作。表达式的值可以取决于电路中其它的寄存器的值。例如可以用一个加法计数器来做RAM的地址索引。
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