Verilog HDL 的信号类型有很多种,主要包括两种数据类型:线网类型 (net type) 和寄存器类型
( reg type )。在进行工程设计的过程中也只会使用到这两个类型的信号。
4.1 信号位宽
定义信号类型的同时,必须定义好信号的位宽。默认信号的位宽是 1 位,当信号的位宽为 1 时可不表述,如定义位宽为 1 的 wire 型信号 a 可直接用“ wire a; ”来表示。但信号的位宽大于 1 位时就一定要表示出来,如用“wire [7:0] ”来表示该 wire 型信号的位宽为 8 位。
信号的位宽取决于要该信号要表示的最大值。该信号能表示的无符号数最大值是:2 n -1 ,其中 n表示该信号的位宽。例如,信号 a 的最大值为 1000 ,那么信号 a 的位宽必须大于或等于 10 位。
下面分享一个位宽计算技巧:打开电脑的“计算器”后选用程序员模式,在在 10 进制下
输入信号值,如 1000 ,随后可以查看信号位宽。
4.2 线网类型 wire
线网类型用于对结构化器件之间的物理连线的建模,如器件的管脚,芯片内部器件如与门的输出等。由于线网类型代表的是物理连接线,因此其不存储逻辑值,必须由器件驱动。通常用 assign 进行赋值,如 assign A = B ^ C 。
4.3 寄存器类型 reg
reg 是最常用的寄存器类型,寄存器类型通常用于对存储单元的描述,如 D 型触发器、 ROM
等。寄存器类型信号的特点是在某种触发机制下分配了一个值,在下一触发机制到来之前保留原值。
但必须注意的是:reg 类型的变量不一定是存储单元,如在 always 语句中进行描述的必须是用 reg类型的变量。
reg 类型定义语法如下:
reg [msb: lsb] reg1, reg2, . . . reg N;
4.4 wire 和 reg 的区别
reg 型信号并不一定生成寄存器。针对什么时候使用 wire 类型,什么时候用 reg 类型这一
问题,本书总结出一套解决方法:在本模块中使用 always 设计的信号都定义为 reg 型,其他信
号都定义为 wire 型。
上述代码中, cnt1 是用 always 设计的,所以定义为 reg 型。 add_cnt1 和 end_cnt 不是由 alwa
ys 产生的,所以定义为 wire 型。
上述代码中,信号 x 是用 always 设计的,所以要定义为 reg 型。注意:实际的电路中信号 x 不
是寄存器类型,但仍然定义为 reg 型。
以上是例化的代码,其中 df 是例化模块的输出。由于 df 不是由 always 产生的,而是例化产生
的,因此要定义成 wire 型。