《Verilog的運算符》課件

《Verilog的運算符》PPT課件Verilog是一種硬件描述語言，廣泛應用于數(shù)字電路的設(shè)計和仿真。本課件將深入探討Verilog中的各種運算符，包括算術(shù)運算符、邏輯運算符、位運算符、關(guān)系運算符和賦值運算符等。我們將詳細介紹每種運算符的語法、功能和使用方法，并結(jié)合實例分析它們在實際應用中的作用。通過本課件的學習，您可以掌握Verilog的基本語法，為進一步學習數(shù)字電路設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。Verilog簡介硬件描述語言Verilog是一種硬件描述語言(HDL)，用于描述電子電路的行為和結(jié)構(gòu)。數(shù)字電路設(shè)計Verilog廣泛應用于數(shù)字電路設(shè)計，包括處理器、存儲器、通信系統(tǒng)等。仿真與驗證Verilog支持仿真和驗證，可以模擬電路的行為，確保設(shè)計的正確性。合成與實現(xiàn)Verilog可以被合成工具轉(zhuǎn)換為實際的硬件電路，實現(xiàn)設(shè)計的物理實現(xiàn)。Verilog中的基本數(shù)據(jù)類型整數(shù)類型例如：integer,reg,wire實數(shù)類型例如：real邏輯類型例如：logic時間類型例如：time有符號數(shù)與無符號數(shù)有符號數(shù)使用最高位表示符號位，例如：-128到127無符號數(shù)所有位都用于表示數(shù)值，例如：0到255位寬與位長1位寬表示數(shù)據(jù)類型的位數(shù)，例如：8位、16位、32位。2位長表示數(shù)據(jù)類型中包含的位數(shù)，例如：一個8位整數(shù)的位長為8。算術(shù)運算符加法+用于加法運算減法-用于減法運算乘法*用于乘法運算除法/用于除法運算算術(shù)運算的溢出1溢出當運算結(jié)果超過數(shù)據(jù)類型范圍時會發(fā)生溢出。2無符號數(shù)溢出后會循環(huán)回0。3有符號數(shù)溢出后會產(chǎn)生錯誤結(jié)果。邏輯運算符1與運算&用于與運算，結(jié)果為1當且僅當所有操作數(shù)均為12或運算|用于或運算，結(jié)果為1當且僅當至少一個操作數(shù)為13異或運算^用于異或運算，結(jié)果為1當且僅當操作數(shù)中只有一個為14非運算~用于非運算，將1變?yōu)?，將0變?yōu)?位運算符1按位與&用于按位與運算，對應位都為1則結(jié)果為1，否則為02按位或|用于按位或運算，對應位至少一個為1則結(jié)果為1，否則為03按位異或^用于按位異或運算，對應位只有一個為1則結(jié)果為1，否則為04按位取反~用于按位取反運算，將1變?yōu)?，將0變?yōu)?關(guān)系運算符1等于==用于判斷兩個操作數(shù)是否相等2不等于!=用于判斷兩個操作數(shù)是否不相等3大于>用于判斷第一個操作數(shù)是否大于第二個操作數(shù)4小于<用于判斷第一個操作數(shù)是否小于第二個操作數(shù)賦值運算符賦值=用于將右邊的值賦予左邊的變量加法賦值+=用于將左邊的變量加上右邊的值并賦值給左邊的變量減法賦值-=用于將左邊的變量減去右邊的值并賦值給左邊的變量優(yōu)先級與結(jié)合性條件運算符語法condition?value1:value2功能如果condition為真，則返回value1，否則返回value2位片選語法variable[high:low]功能從variable中選取第high位到第low位的位片位連接語法{bit_1,bit_2,...,bit_n}功能將多個位或位片連接成一個新的位向量減法與求反1減法運算使用-運算符進行減法運算，例如：a-b2求反運算使用~運算符進行按位取反運算，例如：~a數(shù)值位擴展零擴展在高位添加0進行擴展，適用于無符號數(shù)符號擴展在高位添加符號位進行擴展，適用于有符號數(shù)實數(shù)類型定義使用real關(guān)鍵字定義實數(shù)類型，例如：reala;表示方法實數(shù)可以使用小數(shù)點表示，例如：3.14159實數(shù)算術(shù)運算加法+用于實數(shù)加法運算減法-用于實數(shù)減法運算乘法*用于實數(shù)乘法運算除法/用于實數(shù)除法運算邏輯值與真值1邏輯值Verilog使用0和1表示邏輯值，分別對應邏輯低電平和邏輯高電平。2真值真值用于表示邏輯運算的結(jié)果，真值為1，假值為0。邏輯運算優(yōu)先級1非運算~優(yōu)先級最高2與運算&優(yōu)先級次之3異或運算^優(yōu)先級次之4或運算|優(yōu)先級最低常量聲明與參數(shù)1常量聲明使用parameter關(guān)鍵字聲明常量，例如：parameterWIDTH=8;2參數(shù)使用在模塊內(nèi)部使用常量，例如：wire[WIDTH-1:0]data;參數(shù)使用實例1參數(shù)定義parameterDATA_WIDTH=8;2參數(shù)使用wire[DATA_WIDTH-1:0]data_in;宏定義語法`definemacro_nameexpression功能將macro_name替換為expression宏定義使用技巧1簡化代碼使用宏定義可以簡化代碼，提高可讀性。2提高效率使用宏定義可以提高代碼效率，避免重復代碼。3靈活控制使用宏定義可以方便地修改代碼，靈活控制程序行為。變量聲明reg類型用于存儲寄存器值，例如：reg[7:0]data;wire類型用于表示連線，例如：wireclk;變量作用域模塊級別在模塊內(nèi)部聲明的變量，作用域為整個模塊過程塊級別在過程塊內(nèi)部聲明的變量，作用域為該過程塊變量賦值阻塞賦值=用于阻塞賦值，將右邊的值立即賦予左邊的變量非阻塞賦值<=用于非阻塞賦值，在當前時間段的最后才將右邊的值賦予左邊的變量不同類型賦值1相同類型直接賦值，例如：reg[7:0]a=8'b1010;2不同類型需要進行類型轉(zhuǎn)換，例如：reg[7:0]a=10;隱式類型轉(zhuǎn)換隱式轉(zhuǎn)換Verilog編譯器會自動進行一些類型轉(zhuǎn)換規(guī)則例如：將整數(shù)轉(zhuǎn)換為邏輯值，將邏輯值轉(zhuǎn)換為整數(shù)顯式類型轉(zhuǎn)換1語法type'(expression)2功能將expression轉(zhuǎn)換為type類型使用類型轉(zhuǎn)換1將整數(shù)轉(zhuǎn)換為邏輯值logic[7:0]a=8'b1010;logicb=logic'(a);2將邏輯值轉(zhuǎn)換為整數(shù)logic[7:0]a=8'b1010;integerb=integer'(a);多維數(shù)組1定義reg[7:0]data[0:3][0:7];2訪問data[1][2]表示訪問第二行第三列的元素程序控制語句條件語句語法if(condition)begin//語句塊end功能如果condition為真，則執(zhí)行語句塊循環(huán)語句1for循環(huán)for(initialization;condition;increment)begin//語句塊end2while循環(huán)while(condition)begin//語句塊end跳轉(zhuǎn)語句break跳出循環(huán)continue跳過當前循環(huán)，進入下一輪循環(huán)事件控制@等待事件發(fā)生posedge等待信號上升沿negedge等待信號下降沿延遲控制延遲#delay_time//延遲delay_time時間單位敏感列表1always塊always@(敏感列表)begin//語句塊end2功能當敏感列表中的信號發(fā)生變化時，執(zhí)行語句塊時序建模時序邏輯輸出信號依賴于輸入信號的歷史值時序建模使用always塊和非阻塞賦值進行時序建模阻塞賦值與非阻塞賦值阻塞賦值=立即賦值，用于組合邏輯非阻塞賦值<=延遲賦值，用于時序邏輯門級建模1門級建模使用基本邏輯門描述電路，例如：and、or、not、xor等行為級建模行為級建模使用Ver