數(shù)據(jù)流模型化

本章講述Verilog HDL語言中連續(xù)賦值的特征。連續(xù)賦值用于數(shù)據(jù)流行為建模；相反，過程賦值用于（下章的主題）順序行為建模。組合邏輯電路的行為最好使用連續(xù)賦值語句建模。

7.1 連續(xù)賦值語句

連續(xù)賦值語句將值賦給線網(wǎng)（連續(xù)賦值不能為寄存器賦值），它的格式如下（簡單形式）：assignLHS_target = RHS_expression ;例如，wire ［3:0］ Z， Preset， Clear; // 線網(wǎng)說明assign Z = Preset & Clear; //連續(xù)賦值語句連續(xù)賦值的目標為 Z，表達式右端為“ Preset & Clear”。注意連續(xù)賦值語句中的關(guān)鍵詞assign。連續(xù)賦值語句在什么時候執(zhí)行呢 ？

只要在右端表達式的操作數(shù)上有事件 （事件為值的變化）發(fā)生時，表達式即被計算；如果結(jié)果值有變化，新結(jié)果就賦給左邊的線網(wǎng)。在上面的例子中，如果 P re s e t或C l e a r變化，就計算右邊的整個表達式。如果結(jié)果變化，那么結(jié)果即賦值到線網(wǎng)Z。連續(xù)賦值的目標類型如下：

1） 標量線網(wǎng)

2）。 向量線網(wǎng)

3） 向量的常數(shù)型位選擇4） 向量的常數(shù)型部分選擇5） 上述類型的任意的拼接運算結(jié)果下面是連續(xù)賦值語句的另一些例子：assgin BusErr = Parity| （One & OP） ;assign Z = ~ （A | B） & （C | D） & （E | F） ;只要A、B、C、D、E或F的值變化，最后一個連續(xù)賦值語句就執(zhí)行。在這種情況下，計算右邊整個表達式，并將結(jié)果賦給目標 Z。

在下一個例子中，目標是一個向量線網(wǎng)和一個標量線網(wǎng)的拼接結(jié)果。wireCout， C i n ;wire ［3:0］ Sum， A， B;。 。 .assign{Cout， Sum} = A + B + Cin;因為A和B是4位寬，加操作的結(jié)果最大能夠產(chǎn)生 5位結(jié)果。左端表達式的長度指定為 5位（Cout 1位，Sum 4位）。

賦值語句因此促使右端表達式最右邊的 4位的結(jié)果賦給S u m，第5位（進位位）賦給C o u t。下例說明如何在一個連續(xù)賦值語句中編寫多個賦值方式。assgin M u x = （S = = 0）？

A ： ‘bz， M u x = （S = = 1）？

B ： ’bz， M u x = （S = = 2）？

C ： ‘bz， M u x = （S = = 3）？

D ： ’bz;這是下述4個獨立的連續(xù)賦值語句的簡化書寫形式。

assign M u x = （S = = 0）？ A ： ‘bz;assign M u x = （S = = 1）？ B ： ’bz;assign M u x = （S = = 2）？ C ： ‘bz;assign M u x = （S = = 3）？ D ： ’bz;

7.2 舉例

下例采用數(shù)據(jù)流方式描述1位全加器。

在本例中，有兩個連續(xù)賦值語句。這些賦值語句是并發(fā)的，與其書寫的順序無關(guān)。只要連續(xù)賦值語句右端表達式中操作數(shù)的值變化 （即有事件發(fā)生）， 連續(xù)賦值語句即被執(zhí)行。如果 A變化，則兩個連續(xù)賦值都被計算，即同時對右端表達式求值，并將結(jié)果賦給左端目標。

7.3 線網(wǎng)說明賦值

連續(xù)賦值可作為線網(wǎng)說明本身的一部分。這樣的賦值被稱為線網(wǎng)說明賦值。例如 ：wire ［3:0］ S u m = 4‘b0;wire C l e a r = ’b1;wire A _ G T _ B = A 》 B， B_GT_A= B 》 A;線網(wǎng)說明賦值說明線網(wǎng)與連續(xù)賦值。說明線網(wǎng)然后編寫連續(xù)賦值語句是一種方便的形式。參見下例。wire Clear;assign Clear= ‘b1;等價于線網(wǎng)聲明e賦值：wire Clear= ’b1;不允許在同一個線網(wǎng)上出現(xiàn)多個線網(wǎng)說明賦值。如果多個賦值是必需的，則必須使用連續(xù)賦值語句。

7.4 時延

如果在連續(xù)賦值語句中沒有定義時延，如前面的例子，則右端表達式的值立即賦給左端表達式， 時延為0。如下例所示顯式定義連續(xù)賦值的時延。assign #6 Ask = Quiet | | L a t e;規(guī)定右邊表達式結(jié)果的計算到其賦給左邊目標需經(jīng)過 6個時間單位時延。例如，如果在時刻5，L a t e值發(fā)生變化，則賦值的右端表達式被計算，并且 A s k在時刻11（ = 5 +6）被賦于新值。圖7 - 1舉例說明了時延概念。

如果右端在傳輸給左端之前變化，會發(fā)生什么呢？在這種情況下，應用最新的變化值。下例顯示了這種行為：assign #4 Cab = Drm;圖7 - 2顯示了這種變化的效果。右端發(fā)生在時延間隔內(nèi)的變化被濾掉。例如，在時刻 5，Dr m的上升邊沿預定在時刻9顯示在Cab上，但是因為Drm在時刻8下降為0，預定在Cab上的值被刪除。同樣， Drm在時刻1 8和2 0之間的脈沖被濾掉。這也同樣適用于慣性時延行為：即右端值變化在能夠傳播到左端前必須至少保持時延間隔；如果在時延間隔內(nèi)右端值變化，則前面的值不能傳輸?shù)捷敵觥?/p>

對于每個時延定義，總共能夠指定三類時延值：1） 上升時延2） 下降時延3） 關(guān)閉時延這三類時延的語法如下：

在第一個賦值語句中，上升時延、下降時延、截止時延和傳遞到 x的時延相同，都為 4。在第二個語句中，上升時延為4，下降時延為8，傳遞到x和z的時延相同，是4和8中的最小值，即4。在第3個賦值中，上升時延為 4，下降時延為8，截止時延為6，傳遞到x的時延為4 （ 4、8和6中的最小值）。在最后的語句中，所有的時延都為 0。上升時延對于向量線網(wǎng)目標意味著什么呢 ？ 如果右端從非0向量變化到0向量，那么就使用下降時延。如果右端值到達z，那么使用下降時延；否則使用上升時延。

7.5 線網(wǎng)時延

時延也可以在線網(wǎng)說明中定義，如下面的說明。wire #5 A r b;這個時延表明A r b驅(qū)動源值改變與線網(wǎng)A r b本身間的時延?？紤]下面對線網(wǎng) A r b的連續(xù)賦值語句：

assign # 2 Arb = Bod & Cap;

假定在時刻1 0，B o d上的事件促使右端表達式計算。如果結(jié)果不同，則在 2個時間單位后賦值給 A r b，即時刻1 2。但是因為定義了線網(wǎng)時延，實際對 A r b的賦值發(fā)生在時刻17（ = 10 + 2 + 5）。圖7 - 3的波形舉例說明了不同的時延。圖7 - 4很好地描述了線網(wǎng)時延的效果。首先使用賦值時延，然后增加任意線網(wǎng)時延。如果時延在線網(wǎng)說明賦值中出現(xiàn)，那么時延不是線網(wǎng)時延，而是賦值時延。下面是 A的線網(wǎng)說明賦值，2個時間單位是賦值時延，而不是線網(wǎng)時延。w i r e #2 A = B - C; // 賦值時延

7.6 舉例

7.6.1 主從觸發(fā)器

下面是圖5 - 9所示的主從觸發(fā)器的Verilog HDL模型。

7.6.2 數(shù)值比較器

下面是8位（參數(shù)定義的）數(shù)值比較器數(shù)據(jù)流模型。

原文標題：Verilog入門-數(shù)據(jù)流模型化

文章出處：【微信公眾號：FPGA設計論壇】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責任編輯：haq