HDLBits（3）8.24

2 Verilog语言

2.2 向量

2.2.4 逐位操作符（x）与逻辑操作符（xx）

逐位：对一个n bit输入向量进行逻辑运算，在n bit上逐位进行，并产生一个n bit长的结果

逻辑：任何类型的输入都会被视作布尔值，零->假，非零->真，将布尔值进行逻辑比较后，输出一个 1 bit的结果

eg：分别输出a，b逐位或；a，b逻辑或；a，b按位取反

    assign     out_or_bitwise = a | b;
    assign     out_or_logical = a || b;
    assign     out_not[2:0] = ~a;
    assign     out_not[5:3] = ~b;

 2.2.5 四输入门

多输入的逻辑门可以使用位展开的写法和缩减运算符的写法，如下：

    /* 缩减运算符 */
    assign out_and = & in;
    assign out_or  = | in;
    assign out_xor = ^ in;
    /* 位展开运算符 */
    assign out_and = in[3] & in[2] & in[1] & in[0];
    assign out_or  = in[3] | in[2] | in[1] | in[0];
    assign out_xor = in[3] ^ in[2] ^ in[1] ^ in[0];

2.2.6 向量串联运算符（连续操作符）

将较小的向量连接在一起，创建更大的向量 

基本语法：assign { a , b } = c;

一定要标注位宽，否则综合器不知道结果需要多少位宽

连接符既可用于赋值语句的右侧创造更大的向量，也可用于左侧奇偶啊换字节顺序，eg：

input  [15:0] in;
output [23:0] out;
assign {out[7:0], out[15:8]} = in;         // 连接符用于赋值语句左侧，交换了字节的顺序
assign out[15:0] = {in[7:0], in[15:8]};    // 连接符用于赋值语句右侧，交换了字节的顺序
assign out = {in[7:0], in[15:8]};          // 此语句作用上与上两句相同交换了字节顺序，但不同的是赋值语句右侧为16位
//赋予左值后，右值扩展为24位，高8位赋零，前两句中，高8位为未赋值状态

题目：

module top_module (
    input [4:0] a, b, c, d, e, f,
    output [7:0] w, x, y, z 
);    
    assign w = {a,b[4:2]};
    assign x = {b[1:0],c,d[4]};
    assign y = {d[3:0],e[4:1]};
    assign z = {e[0],f,2'b11};
    
endmodule

 

2.2.7 矢量反转

module top_module( 
    input [7:0] in,
    output [7:0] out
);
	assign {out[0],out[1],out[2],out[3],out[4],out[5],out[6],out[7]} = in;
endmodule

可以使用连接符来实现，但这种方法比较笨，不适用于较大位宽的向量，由于是多个重复操作，想到使用for循环来实现：

module top_module( 
    input [7:0] in,
    output [7:0] out
);
integer i;
always @(*) begin	
     for (i=0; i<8; i++)	//Use integer for pure Verilog.
	     out[i] = in[8-i-1];
end
endmodule

 首先创建循环变量i，注意，HDLBits 上的 solution 中，i 定义于 for 循环的括号中，这在 Verilog 的语法中是不被允许的，是 SystemVerilog 的语法，Verilog 的语法需要提前定义 integer 变量，即整形变量

再创建组合逻辑always块，

always块是Verilog中用来描述组合逻辑以及时序逻辑的语法，组合逻辑语法为：

always @ (level event) begin
	[multiple statements]
end

可以用 * 代替敏感信号，编译器会很具内部内容自动识别，达到简化的目的

值得注意的是，for 循环中的“循环”指的是代码层面的循环，而电路是不存在循环的，无论是信号而是门电路，都不存在循环。实际上，for 循环表示的代码将被综合器解析，for 循环将被分别解析为硬件电路。

除此之外，还可以使用generate 生成块（HDLBits提供的solution）

generate
    genvar i;
    for (i=0; i<8; i = i+1) begin: my_block_name			
        assign out[i] = in[8-i-1];
    end

 生成块与for循环的概念并不相同（一下全是复制粘贴，有待进一步理解）

for 循环和 Verilog 中其他的几种循环语句 while ,forever,repeat 本质上都用于控制语句的执行次数

生成块主要用于动态生成语句，例化 something（不只是例化模块），生成块与上述的过程块循环语句不同，并不是描述电路的一种行为。

生成块可以例化 assign 语句，模块，信号和变量的声明以及 always initial 这样的过程块。循环生成块是生成块中的一种类型，在综合过程中同样被综合器进行编译，这个过程可以看做综合过程中动态生成更多 Verilog 代码的预处理过程。在上面的例子中，generate 块在综合的过程中，综合了 8 句 assign 赋值语句

总的来说，for 循环强调了对电路的行为描述，在综合的过程中循环展开，而生成块则用于综合过程中，动态生成代码，两者有本质上的不同

而且再生成块中的 for 循环中不能像前例一样使用 integer 作为循环变量，而是必须使用 genvar 变量