FPGA设计Verilog基础之数据类型的作用和特点、常量和变量的代码示例详解

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FPGA设计Verilog基础之数据类型的作用和特点、常量和变量的代码示例详解

2024-07-13 07:22| 来源: 网络整理| 查看: 265

在Verilog中，有多种数据类型可供使用，包括位向量类型、整数类型、实数类型、布尔型、时间类型和字符串类型等。下面详细介绍Verilog的所有数据类型、常量和变量的定义和使用方法。

整型和实型用于表示数字，布尔型用于表示逻辑值。向量型用于表示多位数据，例如：

reg [7:0] data; // 8位向量型寄存器 wire [3:0] addr; // 4位向量型线网

Verilog中的变量有线网类型和寄存器类型。线网型变量综合成wire，而寄存器可能综合成WIRE，锁存器和触发器，还有可能被优化掉。

所有类型的作用、特点和代码示例介绍

以下将详细介绍FPGA设计中Verilog数据类型的定义、作用、特点和详细的代码示例。

1. bit

bit类型用于表示单个二进制位。在FPGA设计中，bit类型通常用于表示FPGA的输入输出、寄存器等信号的值。

作用：用于表示单个比特位（二进制位），只能取0或1。

特点：占用存储空间最小。

代码示例：

module bit_module ( input bit a, input bit b, output bit c ); assign c = a & b; endmodule 2. logic

logic类型用于表示逻辑值。在FPGA设计中，logic类型通常用于表示数据的真假值。与bit类型不同的是，logic类型可以取三态逻辑值（0、1、X），可用于检测与模拟器中的信号值。

作用：用于表示单个比特位，可以取0、1、X、Z、L、H等值。

特点：适用于仿真和综合。

代码示例：

module logic_module ( input logic a, input logic b, output logic c ); assign c = a & b; endmodule 3. reg

reg类型用于表示可赋值的寄存器。在FPGA设计中，reg类型通常用于存储逻辑电路中的状态（状态机的状态）或者存储数据（RAM控制器的数据缓存区）。

作用：用于表示存储器或寄存器中的数据，可以在always块中赋值。

特点：只能在always块中赋值。

代码示例：

module reg_module ( input bit a, input bit b, output reg c ); always @(a or b) begin c = a & b; end endmodule

在“always”块内被赋值的每一个信号都必须定义成reg型。

reg型数据的缺省初始值是不定值。

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。

4. wire

wire类型用于连接模块中的端口。在FPGA设计中，wire类型通常用于模块之间的信号连接，如模块之间的输入输出信号连接。

作用：用于表示连线或线路中的数据，只能在模块实例化时赋值。

特点：只能在模块实例化时赋值。

代码示例：

module wire_module ( input bit a, input bit b, output wire c ); and gate1(c, a, b); endmodule 5. integer

integer类型用于表示整数值。在FPGA设计中，integer类型通常用于计数器、延时器等电路中。

作用：用于表示整数。

特点：占用存储空间为32位。

代码示例：

module integer_module ( input integer a, input integer b, output integer c ); assign c = a + b; endmodule 6. time

time类型用于表示时间。在FPGA设计中，time类型通常用于表示延迟器、时钟周期等时间。

作用：用于表示时间。

特点：占用存储空间为64位。

代码示例：

module time_module ( input time a, input time b, output time c ); assign c = a + b; endmodule 7. real

real类型用于表示实数。在FPGA设计中，real类型通常用于表示浮点数的计算。

作用：用于表示实数。

特点：占用存储空间为64位。

代码示例：

module real_module ( input real a, input real b, output real c ); assign c = a + b; endmodule 8. realtime

realtime类型用于表示当前的时间。在FPGA设计中，realtime类型通常用于设计模拟器中，表示仿真当前的时间。

作用：用于表示实时数。

特点：占用存储空间为64位。

代码示例：

module realtime_module ( input realtime a, input realtime b, output realtime c ); assign c = a + b; endmodule 9. shortint

shortint类型用于表示带符号的16位整数值。在FPGA设计中，shortint类型通常用于计数器等电路中。

作用：用于表示短整数。

特点：占用存储空间为16位。

代码示例：

module shortint_module ( input shortint a, input shortint b, output shortint c ); assign c = a + b; endmodule 10. int

int类型用于表示带符号的32位整数值。在FPGA设计中，int类型通常用于计算逻辑、内部数据储存等。

作用：用于表示整数。

特点：占用存储空间为32位。

代码示例：

module int_module ( input int a, input int b, output int c ); assign c = a + b; endmodule 11. longint

longint类型用于表示带符号的64位整数值。在FPGA设计中，longint类型通常用于精度要求很高的计算逻辑。

作用：用于表示长整数。

特点：占用存储空间为64位。

代码示例：

module longint_module ( input longint a, input longint b, output longint c ); assign c = a + b; endmodule 12. byte

byte类型用于表示带符号的8位数值。在FPGA设计中，byte类型通常用于存储压缩和图像数据等。

作用：用于表示字节。

特点：占用存储空间为8位。

代码示例：

module byte_module ( input byte a, input byte b, output byte c ); assign c = a + b; endmodule 13. wand

wand类型用于实现与逻辑。在FPGA设计中，wand类型适合表示AND电路。

作用：用于表示与非门输出的值。

特点：只能取0或1。

代码示例：

module wand_module ( input bit a, input bit b, output wand c ); assign c = ~(a & b); endmodule 14. wor

wor类型用于实现或逻辑。在FPGA设计中，wor类型适合表示OR电路。

作用：用于表示或非门输出的值。

特点：只能取0或1。

代码示例：

module wor_module ( input bit a, input bit b, output wor c ); assign c = ~(a | b); endmodule 15. tri

tri类型用于表示三态缓冲器。在FPGA设计中，tri类型适合表示总线信号。

作用：用于表示三态门输出的值。

特点：可以取0、1、Z、X等值。

代码示例：

module tri_module ( input bit a, input bit b, output tri c ); assign c = a ? b : 1'bz; endmodule 16. triand

triand类型用于表示与逻辑+三态输出。在FPGA设计中，triand类型适合表示总线信号。

作用：用于表示三态与门输出的值。

特点：可以取0、1、Z、X等值。

代码示例：

module triand_module ( input bit a, input bit b, output triand c ); assign c = a & b; endmodule 17. trior

trior类型用于表示或逻辑+三态输出。在FPGA设计中，trior类型适合表示总线信号。

作用：用于表示三态或门输出的值。

特点：可以取0、1、Z、X等值。

代码示例：

module trior_module ( input bit a, input bit b, output trior c ); assign c = a | b; endmodule 18. trireg

trireg类型用于表示三态输出+存储器。在FPGA设计中，trireg类型适合表示内存存储器控制器的数据输出。

作用：用于表示三态寄存器输出的值。

特点：只能在always块中赋值。

代码示例：

module trireg_module ( input bit a, input bit b, output trireg c ); always @(a or b) begin c

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