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Verilog 预编译

Verilog 预编译
Verilog 语言支持宏定义(`define),参数 parameter,局域参数(localparam)以及`include等内容。这些数据常量的支持极大方便数字系统设计、仿真与验证。这些参数是预编译的。

预编译
所谓预编译就是在系统编译之前,将定义的宏常量,参数等先对系统文件扫描一边,将文件中引用的宏和参数以实际值替代,对`include 文件的引用,将实际文件复制到对应位置,然后才对系统进行编译,这一点和具有编译运行的软件编译处理是一致的,如C语言,C++语言等。

宏定义
`define 关键字
宏定义的关键字是`define, 在预编译阶段,`define 用于文本替换,类似于 C 语言中的 #define。一旦 `define 指令被定义,其在整个翻译过程中都会有效。例如,在一个文件中定义:

`define DATA_DW 32   //含义是 DATA_DW=32, 在编写文件时使用`DATA_DW,在系统编译时,首先将所有`DATA_DW 出现的地方都替换成32,然后再编译。

则在另一个文件中也可以直接使用 `DATA_DW。当然这和编译工具的设定有关,建议一个文件中定义的宏只在该文件中使用。

使用宏的好处是,在全局中使用宏定义的常量,将来如果该常量有变化,直接改动宏定义就可以改动所有使用宏的地方。

宏定义也可以是一个表达式方式, 例如:

`define low_pos(w,b) ((w)*64 + (b)*8)

例:

设计文件 mul8.v

`define PW 8module mul8(    input  [`PW-1:0] a,    input  [`PW-1:0] b,    output [`PW*2-1:0] p);assign   p = a * b;endmodule


仿真文件 tb.v

`timescale 1 ns/1 ps

`define PW 8

module tb

(



);



parameter PERIOD = 10 ;

reg CLK;

initial

begin

CLK = 1'b0;

#(PERIOD/2);



forever

#(PERIOD/2) CLK = ~CLK;

end



reg [`PW-1:0] a, b;



wire [`PW*2-1:0] p;



initial

begin

a = `PW'b0;

b = `PW'b0;

end



always @(posedge CLK)

begin

a = a + 1;



if(a == 2**(`PW)-1 )  //对于求幂运算符**,只能是2的幂,指数部                       //分必须是常量

b = b + 1;

end



mul8 mul8_dut

(

.a  (a),

.b  (b),

.p  (p)

);



endmodule

`undef 关键字
利用`undef 关键字可以中止当前宏常量的定义。

如: `undef PW

文件在这条语句之后 就不能再以`PW 替代8 使用。

`ifdef, `ifndef, `elsif, `else, `endif
`elsif, `else 编译指令对于 `ifdef 指令是可选的,即可以只使用 `ifdef 和 `endif 组成一次条件编译指令块。

例:缺省对32位数据处理,如果定义宏,则按宏定义处理

`ifdef   DATA_DW

reg   [`DATA_DW-1:0]  data_a;

reg   [`DATA_DW-1:0]  data_b;

reg   [`DATA_DW-1:0]  data_c;

`else

reg   [31:0]  data_a;

reg   [31:0]  data_b;

reg   [31:0]  data_c;

`endif

注: 宏一般在定义时大小写字符都可以使用,而且大小写是区分的,也就是大写字符定义的宏与小写字符定义宏虽然只有大小写之分,却代表了不同的宏

如:

`define   data_w  8 与`define    DATA_W  32 定义的宏,可以分别使用,互不冲突。一般习惯宏都是用大写字母。

参数 parameter与局部参数localparam
parameter 与localparam都可以定义参数常量,但使用范围不同:

localparam定义的参数仅限于本module内部使用,模块例化不可调用,相当于局部常量。状态机状态常量定义,而且只能在定义的位置之后使用。

parameter定义的参数不仅能在本文件中使用,还能利用module 例化后起到参数传递的作用。parameter经常在module接口,以及在设计文件中多处使用特定常数的地方使用。



举例:

设计文件  para_fadder.v

module para_fadder

#(

parameter WDTH = 4

)

(

input             ci,

input  [WDTH-1:0] a,

input  [WDTH-1:0] b,

output [WDTH-1:0] sum,

output            co

);



assign {co, sum} = a + b + ci;



endmodule

Testbench 文件 tb.v

`timescale 1ns/1ps



module tb

(

);



parameter WDTH = 16;



reg ci;

reg [WDTH-1:0] a, b;



wire [WDTH-1:0] sum;

wire co;



initial

begin

a ='b0;

b ='b0;

ci = 0;



#10



a ='d100;

b ='d33;

ci = 0;

#10



a ='d101;

b ='d37;

ci = 1;

end







para_fadder

#(

.WDTH(WDTH)

)

para_fadder_dut

(

.ci  (ci),

.a   (a),

.b   (b),

.sum (sum),

.co  (co)

);



endmodule

Modelsim仿真波形














说明: 在设计文件中定义了 参数 WDTH=4,而在例化中传递的参数为16,那么最终在设计文件中的参数的具体数值由传递值决定,本例中WDTH的最终为16,最终例化了16位全加器。如果在例化中没有给参数传递值,则WDTH=4变成缺省值,即例化4位全加器。如例化如下:

para_fadder    para_fadder_dut(    .ci   (ci),    .a    (a),    .b    (b),    .sum  (sum),    .co   (co));
将例化成4位全加器。



module中 parameter 的格式如下:



设计文件

module para_fadder#(    parameter WDTH  = 4,    parameter WDTH1 = 4    //最后一个参数没有分隔符)


多个参数采用逗号 “,”隔开,最后一个参数没有分隔符  。

例化端类似的格式:



para_fadder#(    .WDTH   (WDTH),    .WDTH1  (WDTH1))


如果只有一个参数,则为

para_fadder#(    .WDTH(WDTH))

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