verilog语法实例学习(3)

Verilog 操作运算符

算术运算符

+，-，*，/，**（加/减/乘/除/幂运算），乘法运算的结果的位宽是乘数和被乘数位宽的和。

在进行整数的除法运算时，结果要略去小数部分，只取整数部分；而进行取模运算时（%，亦称作求余运算符）结果的符号位采用模运算符中第一个操作数的符号。

-10%3 =-1 11%-3 结果为2

注意：在进行算术运算时，如果某一个操作数有不确定的值x，则整个结果也为不确定值x。下面的代码演示了算术运算符的操作，其结果为：

如果不指定reg signed类型，负数的运算会被当作无符号数运算，从而得到错误的结果。

Compiler version M-2017.03-SP2-11; Runtime version M-2017.03-SP2-11;  Dec 28 09:33 2018
          32 +          15 =          47
          32 -          15 =          17
          15 -          32 =         -17
          32 *          15 =         480
          32 *         -32 =       -1024
          32 /          15 =           2
         -32 mod          15 =          -2
          32 mod          -3 =           2
           3 **           2 =           9
         32 +         15 =         47
         32 -         15 =         17
         15 -         32 = 4294967279
         32 *         15 =        480
         32 * 4294967264 = 4294966272
         32 /         15 =          2

4294967264 mod         15 =         14
         32 mod 4294967293 =         32
          3 **          2 =          9
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`timescale 1ns/1ns

module operator;

  reg signed [31:0] a = 32;
  reg signed [31:0] b = 15;
  reg signed [31:0] c = -32;
  reg signed [31:0] d = -3;
  reg signed [31:0] e = 3;
  reg signed [31:0] f = 2;
  reg signed [31:0] r = 1;
  reg  [31:0] a1 = 32;
  reg  [31:0] b1 = 15;
  reg  [31:0] c1 = -32;
  reg  [31:0] d1 = -3;
  reg  [31:0] e1 = 3;
  reg  [31:0] f1 = 2;
  reg  [31:0] r1 = 1;
  initial begin
          r = a + b;
	  $display("%d + %d = %d",a, b, r);
          r = a - b;
	  $display("%d - %d = %d",a, b, r);
          r = b - a;
	  $display("%d - %d = %d",b, a, r);
          r = a * b;
	  $display("%d * %d = %d",a, b, r);
          r = a * c;
	  $display("%d * %d = %d",a, c, r);
          r = a / b;
	  $display("%d / %d = %d",a, b, r);
          r = c % b;
	  $display("%d mod %d = %d",c, b, r);
          r = a % d;
	  $display("%d mod %d = %d",a, d, r);
          r = e ** f;
	  $display("%d ** %d = %d",e, f, r);

          r1 = a1 + b1;
	  $display("%d + %d = %d",a1, b1, r1);
          r1 = a1 - b1;
	  $display("%d - %d = %d",a1, b1, r1);
          r1 = b1 - a1;
	  $display("%d - %d = %d",b1, a1, r1);
          r1 = a1 * b1;
	  $display("%d * %d = %d",a1, b1, r1);
          r1 = a1 * c1;
	  $display("%d * %d = %d",a1, c1, r1);
          r1 = a1 / b1;
	  $display("%d / %d = %d",a1, b1, r1);
          r1 = c1 % b1;
	  $display("%d mod %d = %d",c1, b1, r1);
          r1 = a1 % d1;
	  $display("%d mod %d = %d",a1, d1, r1);
          r1 = e1 ** f1;
	  $display("%d ** %d = %d",e1, f1, r1);
  end

endmodule

位运算符

按位取反~ 、按位与 & 、按位或 | 、按位异或 ^ 、按位同或 ^~(~^)，在不同长度的数据进行位运算时，系统会自动的将两个数右端对齐，位数少的操作数会在相应的高位补0。

下面位运算符的代码例子：

Compiler version M-2017.03-SP2-11; Runtime version M-2017.03-SP2-11;  Dec 28 10:00 2018

0101010110101010 & 11111111 = 0000000010101010

0101010110101010 | 11111111 = 0101010111111111

~0101010110101010  1010101001010101

0101010110101010 ^ 11111111 = 0101010101010101

0101010110101010 ~^ 11111111 = 1010101010101010

0101010110101010 ^~ 11111111 = 1010101010101010
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`timescale 1ns/1ns

module operator;

  reg  [15:0] a = 16'b0101010110101010;
  reg  [7:0] b = 8'hff;
  reg  [15:0] r = 1;
  initial begin
          r = a & b;
	  $display("%b & %b = %b",a, b, r);
          r = a | b;
	  $display("%b | %b = %b",a, b, r);
          r = ~a ;
	  $display("~%b  %b", a, r);
          r = a ^ b;
	  $display("%b ^ %b = %b",a, b, r);
          r = a ~^ b;
	  $display("%b ~^ %b = %b",a, b, r);
          r = a ^~ b;
	  $display("%b ^~ %b = %b",a, b, r);

  end

endmodule

逻辑运算符

逻辑运算符用来连接条件表达式，它的返回值是1位的。逻辑运算符包括逻辑与 &&、逻辑或 ||、逻辑非 ！，其中&&和||是双目运算符，其优先级别低于关系运算符，而 ！高于算术运算符。

关系运算符

< 、 > 、 <= 、 >= 如果关系运算是假的，则返回值是0，如果声明的关系是真的，则返回值是1。 关系运算符的优先级别低于算数运算符。关系运算返回值也是1位的。

逻辑运算符，关系运算符，包括下面的等式运算符，通常都是用来作条件判断的，比如if语句的判断条件。

下面的代码演示了这三种运算的结果：

Compiler version M-2017.03-SP2-11; Runtime version M-2017.03-SP2-11;  Dec 28 12:42 2018

(0 && 1) = 0

(0 || 1) = 1

(!0) = 1

(00010100 >= 01011010) = 0

(00010100 < 01011010) = 1

(00010100 == 01011010) = 0

(0 == x) = x

(0 === x) = 0

$finish called from file "operator2.v", line 35.

`timescale 1ns/1ns

module operator;

  reg   a = 1'b0;
  reg   b = 1'b1;
  reg   r = 1'b1;
  reg  [7:0] c = 8'd20;
  reg  [7:0] d = 8'd90;
  initial begin
          r = (a && b);
	  $display("(%b && %b) = %b",a, b, r);
	  #10
          r = (a || b);
	  $display("(%b || %b) = %b",a, b, r);
	  #10
          r = !a;
	  $display("(!%b) = %b",a, r);
	  #10
          r = (c>=d);
	  $display("(%b >= %b) = %b",c, d, r);
	  #10
          r = (c<d);
	  $display("(%b < %b) = %b",c, d, r);
	  #10
          r = (c==d);
	  $display("(%b == %b) = %b",c, d, r);
	  #10
          r = (a==1'bx);
	  $display("(%b == x) = %b",a, r);
	  #10
          r = (a===1'bx);
	  $display("(%b === x) = %b",a, r);
	  #10
          $finish;
  end

endmodule

等式运算符

== 、!= 、===、!== 符号之间不能有空格。

“==”和“!=”称作逻辑等式运算符，其结果由两个操作数的值决定。由于操作数可能是x或z，其结果可能为x；

“===”和“!==”常用于case表达式的判别，又称作case等式运算符。其结果只为0和1，如果操作数中存在x和z，那么操作数必须完全相同结果才为1，否则为0。

逻辑等式运算符和case等式运算符的区别

===	0	1	x	z		==	0	1	x	z
0	1	0	0	0		0	1	0	x	x
1	0	1	0	0		1	0	1	x	x
x	0	0	1	0		x	x	x	x	x
z	0	0	0	1		z	x	x	x	x

移位运算符

逻辑移位运算符：<< 、 >> ， a>>n其中a代表要进行移位的操作数，n代表要移几位。这两种移位运算都用0来填补移出的空位。算术移位运算符：<<<, >>>, <<<右边补0，>>>左边补MSB（最高有效位，仅对有符号数），若MSB是x或z，则填x。

Compiler version M-2017.03-SP2-11; Runtime version M-2017.03-SP2-11;  Dec 28 13:17 2018

(10101001011100000001001000110100>>1) = 01010100101110000000100100011010

(10101001011100000001001000110100>>1) = 01010010111000000010010001101000

(10101001011100000001001000110100>>>1) = 01010100101110000000100100011010

(10101001011100000001001000110100<<<1) = 01010010111000000010010001101000

(10101001011100000001001000110100>>>5) = 11111101010010111000000010010001

(10101001011100000001001000110100>>5) = 00000101010010111000000010010001

$finish called from file "operator3.v", line 26.

`timescale 1ns/1ns

module operator;

  reg [31:0]  a = 32'ha9701234;
  reg signed [31:0]  b = 32'ha9701234;
  reg [31:0]  r = 32'b1;
  initial begin
          r = (a >> 1);
	  $display("(%b>>1) = %b",a, r);
	  #10
          r = (a << 1);
	  $display("(%b>>1) = %b",a, r);
	  #10
          r = (a >>> 1);
	  $display("(%b>>>1) = %b",a, r);
	  #10
          r = (a <<< 1);
	  $display("(%b<<<1) = %b",a, r);
	  #10
          r = (b >>> 5);
	  $display("(%b>>>5) = %b",b, r);
	  #10
          r = (b >> 5);
	  $display("(%b>>5) = %b",b, r);
          $finish;
  end

endmodule

位拼接运算符

{信号1的某几位，信号2的某几位，......信号n的某几位} 将某些信号的某些位列出来，中间用逗号分开，最后用大括号括起来表示一个整体的信号。

在位拼接的表达式中不允许存在没有指明位数的信号。

{a，b[3:0],w,3'b101} //等同于  {a,b[3],b[2],b[1],b[0],w,1b'1,1'b0,1'b1}

{4{w}} //等同于{w,w,w,w}

{b,{3{a,b}}} //等同于{b,a,b,a,b,a,b} 这里面的3、4必须是常量表达式。

缩减运算符

这是单目运算符，也包括与、或、非运算。运算规则与位运算相似，不过是对单个运算符的每一位逐步运算，最后的运算结果是一位的二进制数。

c=&B; //意思同c=((B[0]&B[1]) &B[2] ) & B[3];

条件运算符

A?B:C, 如果表达式A为true(1)，则结果为B，如果为false（0）结果为C。若A结果为模糊值(X或Z),则B，C都被执行，则是2驱动源，按下表输出结果，如果B,C不同，或者B，C中有x，z，则输出x。

？：	0	1	x	z
0	0	x	x	x
1	x	1	x	x
x	x	x	x	x
z	x	x	x	x

运算符的优先级

小括号优先级最高，在不清楚其它运算符优先级的情况下，可以加小括号来保证想要的表达式执行顺序。条件运算符是从右向左关联的，其它运算符都是从左向右关联的。

Verilog中运算符优先级如下表

优先级	运算符	操作数	备注
高	+， -， !， ~，&，~&，|，~|,^,~^,^~	一元	b=-a,b=+a,b=!a,b=~a; 红色的都是缩减运算符
	**		幂运算符
	*， /， %
	+ -	二元	加减运算
	<<， >> ，<<<， >>>
	< , <=, > , >=
	==, !=,===,!==
	&	二元
	^, ^~, ~^	二元	异或和同或
	|	二元
	&&
	||
低	？：	条件运算