if語句
if語句是用來判定所給定的條件是否滿足，根據(jù)判定的結(jié)果（真或假）決定執(zhí)行給出的兩種操作之一。Verilog HDL語言提供了3種形式的if語句。
（1）無分支。
語法形式：
if （表達(dá)式） 語句;
例如：
if （a > b） out1 <= int1; //若a大于b，將int1賦予out1
（2）單級(jí)分支。
語法形式：
if（表達(dá)式）語句1;
else 語句2;
例如：
if（a>b） out1<=int1; //若a大于b，將int1賦予out1；否則，將int2賦予out1
else out1<=int2;
（3）多級(jí)分支
語法形式：
if（表達(dá)式1） 語句1;
else if（表達(dá)式2） 語句2;
else if（表達(dá)式3） 語句3;
...
else if（表達(dá)式m） 語句m;
else 語句n;
例如：
if（a>b） out1<=int1; //若a大于b，將int1賦予out1
else if（a==b） out1<=int2; //否則，如果a等于b，將int2賦予out1
else out1<=int3; //否則，將int3賦予out1
關(guān)于if語句有如下6點(diǎn)說明：
（1）3種形式的if語句中，在if后面都有“表達(dá)式”，一般為邏輯表達(dá)式或關(guān)系表達(dá)式。系統(tǒng)對(duì)表達(dá)式的值進(jìn)行判斷，若為0、x或z，按“假”處理；若為1，按“真”處理，執(zhí)行指定的語句。
（2）第二、第三種形式的if語句中，在每個(gè)else前面有一分號(hào)，整個(gè)語句結(jié)束處有一分號(hào)。
這是由于分號(hào)是Verilog HDL語句中不可缺少的部分，這個(gè)分號(hào)是if語句中的內(nèi)嵌套語句所要求的。如果無此分號(hào)，則出現(xiàn)語法錯(cuò)誤。
但應(yīng)注意，不要誤認(rèn)為上面是兩個(gè)語句（if語句和else語句）。它們都屬于同一個(gè)if語句。else子句不能作為語句單獨(dú)使用，它必須是if語句的一部分，與if配對(duì)使用。
（3）在if和else后面可以包含一個(gè)內(nèi)嵌的操作語句，也可以有多個(gè)操作語句，此時(shí)用begin和end這兩個(gè)關(guān)鍵詞將幾個(gè)語句包含起來成為一個(gè)復(fù)合塊語句如下所示。
if（a>b）begin //使用begin_end語句實(shí)現(xiàn)多個(gè)賦值操作
out1<=int1;
out2<=int2;
end
else begin
out1<=int2;
out2<=int1;
end
|
注意 |
在end后不需要再加分號(hào)，因?yàn)閎egin_end內(nèi)是一個(gè)完整的復(fù)合語句，不需再附加分號(hào)。 |
（4）允許一定形式的表達(dá)式簡寫方式，例如：
if（expression） 等同于 if（ expression == 1 ）
if（！expression） 等同于 if（ expression != 1 ）
（5）if語句的嵌套。
在if語句中又包含一個(gè)或多個(gè)if語句，稱為if語句的嵌套，一般形式如下：
if（expression1）
if（expression2） 語句1 （內(nèi)嵌if）
else 語句2
else if（expression3） 語句3 （內(nèi)嵌if）
else 語句4
應(yīng)當(dāng)注意if與else的配對(duì)關(guān)系，else總是與它上面的最近的if配對(duì)。如果if與else的數(shù)目不一樣，為了實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)者的企圖，可以用begin_end塊語句來確定配對(duì)關(guān)系，例如：
if（） begin
if（） 語句1 （內(nèi)嵌if）
end
else 語句2
這時(shí)begin_end塊語句限定了內(nèi)嵌if語句的范圍，因此else與第一個(gè)if配對(duì)。注意begin_end塊語句在if_else語句中的使用，因?yàn)橛袝r(shí)begin_end塊語句的不慎使用會(huì)改變邏輯行為，如下所示：
if（index>0） //內(nèi)嵌for語句，無else分支
for（scani=0;scani<index;scani=scani+1） //內(nèi)嵌if語句
if（memory［scani］>0） begin //使用begin_end語句，有else分支
$display（"..."）;
memory［scani］=0;
end
else //此處為內(nèi)嵌if語句的分支
$display（"error-indexiszero"）;
...
盡管程序設(shè)計(jì)者把else寫在與第一個(gè)if（外層if）同一列上，希望與第一個(gè)if對(duì)應(yīng)，但實(shí)際上else是與第二個(gè)if對(duì)應(yīng)，因?yàn)樗鼈兿嗑嘧罱?。正確的寫法如下：
if（index>0） begin //內(nèi)嵌for語句，有else分支
for（scani=0;scani<index;scani=scani+1） //內(nèi)嵌if語句
if（memory［scani］>0） begin //使用begin_end語句，無else分支
$display（"..."）;
memory［scani］=0;
end
end
else //此處為外部if語句的分支
$display（"error-indexiszero"）;
（6）if_else例子。
下面這段程序用if_else語句來檢測(cè)變量index以決定modify-seg1、modify-seg2、modify-seg3中哪一個(gè)的值應(yīng)當(dāng)與index相加作為memory的尋址地址。并且將相加值存入寄存器index以備下次檢測(cè)使用。程序的前10行定義寄存器和參數(shù)。
reg ［31:0］ instruction, segment_area［255:0］; //定義寄存器
reg ［7:0］ index;
reg ［5:0］ modify_seg1, modify_seg2, modify_seg3;
parameter //定義參數(shù)
segment1=0, inc_seg1=1,
segment2=20, inc_seg2=2,
segment3=64, inc_seg3=4,
data=128;
//檢測(cè)寄存器index的值
if（index<segment2） begin //index＜20時(shí)，執(zhí)行下列操作
instruction = segment_area［index + modify_seg1］;
index = index + inc_seg1;
end
else if（index<segment3） begin //20＜index＜64時(shí)，執(zhí)行下列操作
instruction = segment_area［index + modify_seg2］;
index = index + inc_seg2;
end
else if （index<data） begin //64＜index＜128時(shí)，執(zhí)行下列操作
instruction = segment_area［index + modify_seg3］;
index = index + inc_seg3;
end
else //index＞128時(shí)，執(zhí)行下列操作
instruction = segment_area［index］;
case語句
case語句是一種多分支選擇語句，if語句只有兩個(gè)分支可供選擇，而實(shí)際問題中常常需要用到多分支選擇。Verilog語言提供的case語句直接處理多分支選擇。case語句通常用于微處理器的指令譯碼，它的一般形式如下：
（1）case （表達(dá)式） <case分支項(xiàng)> endcase
（2）casez（表達(dá)式） <case分支項(xiàng)> endcase
（3）casex（表達(dá)式） <case分支項(xiàng)> endcase
<case分支項(xiàng)>的一般語法格式如下：
分支表達(dá)式: 語句
缺省項(xiàng)（default項(xiàng)）: 語句
關(guān)于case語句的幾點(diǎn)說明如下。
（1）case括弧內(nèi)的表達(dá)式稱為控制表達(dá)式，case分支項(xiàng)中的表達(dá)式稱為分支表達(dá)式?？刂票磉_(dá)式通常表示為控制信號(hào)的某些位，分支表達(dá)式則用這些控制信號(hào)的具體狀態(tài)值來表示，因此分支表達(dá)式又可以稱為常量表達(dá)式。
（2）當(dāng)控制表達(dá)式的值與分支表達(dá)式的值相等時(shí)，就執(zhí)行分支表達(dá)式后面的語句。如果所有的分支表達(dá)式的值都沒有與控制表達(dá)式的值相匹配的，就執(zhí)行default后面的語句。
（3）default項(xiàng)可有可無，一個(gè)case語句里只能有一個(gè)default項(xiàng)。下面是一個(gè)簡單的使用case語句的例子。該例子中對(duì)寄存器rega譯碼以確定result的值。
reg ［15:0］ rega;
reg ［9:0］ result;
case（rega）
16 'd0: result = 10 'b0111111111; //rega等于0時(shí)
16 'd1: result = 10 'b1011111111; //rega等于1時(shí)
16 'd2: result = 10 'b1101111111; //rega等于2時(shí)
16 'd3: result = 10 'b1110111111; //rega等于3時(shí)
16 'd4: result = 10 'b1111011111; //rega等于4時(shí)
16 'd5: result = 10 'b1111101111; //rega等于5時(shí)
16 'd6: result = 10 'b1111110111; //rega等于6時(shí)
16 'd7: result = 10 'b1111111011; //rega等于7時(shí)
16 'd8: result = 10 'b1111111101; //rega等于8時(shí)
16 'd9: result = 10 'b1111111110; //rega等于9時(shí)
default: result = 'bx; //rega不等于上面的值時(shí)
endcase
（4）每一個(gè)case分項(xiàng)的分支表達(dá)式的值必須互不相同，否則就會(huì)出現(xiàn)矛盾現(xiàn)象（對(duì)表達(dá)式的同一個(gè)值，有多種執(zhí)行方案）。
（5）執(zhí)行完case分項(xiàng)后的語句，則跳出該case語句結(jié)構(gòu)，終止case語句的執(zhí)行。
（6）在用case語句表達(dá)式進(jìn)行比較的過程中，只有當(dāng)信號(hào)的對(duì)應(yīng)位的值能明確進(jìn)行比較時(shí)，比較才能成功，因此要詳細(xì)說明case分項(xiàng)的分支表達(dá)式的值。
（7）case語句的所有表達(dá)式的值的位寬必須相等，只有這樣控制表達(dá)式和分支表達(dá)式才能進(jìn)行對(duì)應(yīng)位的比較。一個(gè)經(jīng)常犯的錯(cuò)誤是用'bx、'bz 來替代n'bx、n'bz，這樣寫是不對(duì)的，因?yàn)樾盘?hào)x、z的缺省寬度是機(jī)器的字節(jié)寬度，通常是32位（此處 n 是case控制表達(dá)式的位寬）。
case語句與if語句的區(qū)別主要有以下兩點(diǎn)。
（1）與case語句中的控制表達(dá)式和多分支表達(dá)式相比，if結(jié)構(gòu)中的條件表達(dá)式更為直觀一些。
（2）對(duì)于那些分支表達(dá)式中存在不定值x和高阻值z(mì)時(shí)，case語句提供了處理這種情況的手段。下面的兩個(gè)例子介紹了處理x、z值case語句。
例1：case語句1。
case （select［1:2］）
2 'b00: result = 0; //select［1:2］等于00時(shí)
2 'b01: result = flaga; //select［1:2］等于01時(shí)
2 'b0x,
2 'b0z: result = flaga? 'bx: 0; //select［1:2］等于0x和0z時(shí)，執(zhí)行表達(dá)式
2 'b10: result = flagb; //select［1:2］等于10時(shí)
2 'bx0,
2 'bz0: result = flagb? 'bx :0; //select［1:2］等于x0和z0時(shí)，執(zhí)行表達(dá)式
default: result = 'bx; //select［1:2］不等于上面的值時(shí)
endcase
例2：case語句2
case（sig）
1 'bz: $display（"signal is floating"）; //sig為高阻時(shí)，打印輸出
1 'bx: $display（"signal is unknown"）; //sig為不定狀態(tài)時(shí)，打印輸出
default: $display（"signal is %b", sig）; //為其他時(shí)，即0或1時(shí)，打印輸出
endcase
針對(duì)電路的特性，Verilog HDL提供了case語句的其他兩種形式用來處理不必考慮的情況（don't care condition）。其中casez語句用來處理不考慮高阻值z(mì)的比較過程，casex語句則將高阻值z(mì)和不定值都視為不必關(guān)心的情況。
所謂不必關(guān)心的情況，即在表達(dá)式進(jìn)行比較時(shí)，不將該位的狀態(tài)考慮在內(nèi)。這樣在case語句表達(dá)式進(jìn)行比較時(shí)，就可以靈活地設(shè)置，以對(duì)信號(hào)的某些位進(jìn)行比較。如表3.10所示為case、casez、casex 的真值表：
表3.10 case語句真值表
|
case |
0 |
1 |
x |
z |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
x |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
z |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
casez |
0 |
1 |
x |
z |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
x |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
z |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
casex |
0 |
1 |
x |
z |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
x |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
z |
1 |
1 |
1 |
1 |
下面給出兩個(gè)例子來分別說明casez語句和casex語句。
例3：casez語句。
reg［7:0］ ir;
casez（ir）
8 'b1???????: instruction1（ir）; //只判斷ir的最高位
8 'b01??????: instruction2（ir）; //只判斷ir的高2位
8 'b00010???: instruction3（ir）; //只判斷ir的高5位
8 'b000001??: instruction4（ir）; //只判斷ir的高6位
endcase
例4：casex語句。
reg［7:0］ r, mask;
mask = 8'bx0x0x0x0;
casex（r^mask） //判斷r^mask的結(jié)果
8 'b001100xx: stat1; //不考慮低2位
8 'b1100xx00: stat2; //不考慮第3、4位
8 'b00xx0011: stat3; //不考慮第5、6位
8 'bxx001100: stat4; //不考慮高2位
Endcase
其他條件語句
上面提到的if語句和case語句都只能應(yīng)用于always語句內(nèi)部。如果需要在always語句之外應(yīng)用條件語句，可以采樣這樣的語法結(jié)構(gòu)：
assign data = (sel)? a : b;
上面的語句的含義相當(dāng)于：
if （sel ＝ 1）
data ＝ a;
else
data = b;
