Verilog学习----条件语句、循环语句、块语句与生成语句
1.条件语句（if_else语句）
3钟形式的if语句：
1）if（表达式）语句。如
if(a>b)
out1 = int1;
2）if（表达式）
语句；
else
语句；如
if(a>b)
out1 = int1;
else
out1 = int2;
3）if（表达式1）
语句1；
else if（表达式2） 语句2；
else if（表达式3） 语句3；
…………………...
else if（表达式m） 语句m；
else 语句n；
条件语句必须在过程块语句中是用（initial和always语句），除了这两个语句引导的bedin end块中可以编写条件语句外，模块中的其他地方都不能编写。
说明
（1）3钟形式的if语句中if后面的表达式一般为逻辑表达式或关系表达式。判断若为0、Z、X按假处理，若为1，按真处理执行指定语句。
（2）在每个else前面有一分号，整个语句结束处有一分号。
（3）if和else后包含多个操作语句时要用begin_end包含成一个复合语句。
（4）允许一定形式的表达式简写
（5）else总是与它上面最近的if配对
2.case语句
case语句提供一种多分支选择语句，形式如下：
（1）case（表达式）<case分支项> endcase
（2）casez（表达式）<case分支项> endcase
（3）casex（表达式）<case分支项> endcase
case分支项格式如下
分支表达式： 语句；
default： 语句；
说明：
1）分支表达式又可以称为常量表达式。
2）当控制表达式与分支表达式相等时就执行分支表达式后的语句，如没有相等的就执行default后的语句。
3）default项可有可无，一个case语句只准有一个default项。
4）每个case的分支表达式的值必须互不相等，否则就会出现问题。
5）执行完case分项后的语句则跳出case语句结构，终止case语句。
6）在用case语句表达式进行比较时只当信号对应位的值能明确进行比较时，比较才会成功，因此要详细说明case分项的分支表达式的值。
7）case语句的所有表达式的值位宽必须相等。
Casez语句用来处理不考虑高阻值z的比较过程
casex语句用来处理不考虑高阻值X的比较过程
如果用到if语句最好写上else项；
如果用case语句最好写上default项。
3.条件语句的语法
If else表示的条件语句共有3种类型：
//第一类条件语句
if ( !lock ) buffer = data ;
if ( enable ) out = in ;
//第二类条件语句
if (number_queued < MAX_Q_DEPTH)
begin
data_queue = data ;
number_queued = number_queued + 1 ;
end
else
$display ( " Queue Full. Try again " ) ;
//第三类条件语句
//根据不同的算术逻辑单元的控制信号 alu_control 执行不同的算术运算操作
if ( alu_control = = 0 )
y = x + z ;
else if ( alu_control = = 1 )
y = x - z ;
else if ( alu_control = = 2 )
y = x * z ;
else
$ display ( " Invalid ALU control signal ");
reg [ 1: 0] alu_control ;
case (alu_control)
2 'd 0 : y = x + z ;
2 'd 1 : y = x - z ;
2 'd 2 : y = x * z ;
default : $display ( "Invalid ALU control signal ") ;
endcase
4.多路分支语句
case语句 case endcase default
5.循环语句
（1）forever语句：连续的执行语句。
（2）repeat语句：连续执行一条语句n次。
（3）while语句：执行一条语句直到某个条件不满足。如果一开始就不满足则语句一次也不执行。
（4）for语句通过以下3个步骤决定语句的循环次数
1）先给控制循环次数的变量赋初值。
2）判定控制循环的表达式的值，为假则跳出循环语句，为真则执行指定的语句。
3）执行一条赋值语句来修正控制循环变量次数的变量的值，返回第二步。
forever语句格式
Forever 语句；
或
Forever begin 多条语句 end
forever循环语句常用于生产周期性的波形，用来作为仿真测试信号。
它与always语句不同之处在于不能独立写在程序中，而必须写在initial块中。
repeat语句格式
repeat（表达式）语句
或
Repeat(表达式)begin多条语句；end
在repeated语句中，其表达式通常为常量表达式。
while语句格式
while（表达式）语句；
或
while（表达式）begin多条语句；end
for语句格式
for（表达式1；表达式2；表达式3）语句；
例子：
用for语句来初始化memory
begin: init_mem
reg[7:0] tempi;
for(tempi=0;tempi<memsize;tempi=tempi+1)
memory[tempi]=0;
end
用for语句来实现乘法器。
parameter size = 8, longsize = 16;
reg[size:1] opa, opb;
reg[longsize:1] result;
begin:mult
integer bindex;
result=0;
for( bindex=1; bindex<=size; bindex=bindex+1 )
if(opb[bindex])
result = result + (opa<<(bindex-1));
end
用for语句对rega这八位二进制数中的值为1的位数进行计数
begin: count1s
reg[7:0] tempreg;
count=0;
for( tempreg=rega; tempreg; tempreg=tempreg>>1 )
if(tempreg[0])
count=count+1;
end
6.顺序块和并行块
块语句类型
（1）顺序块（也称过程块）
关键字begin_end
顺序块中的语句一条条按顺序执行，只有前面语句执行完才执行后面的语句（除了带有内嵌延时控制的非阻塞赋值语句）。
如果语句包括延时或事件控制，那么延迟总是相对于前面那条语句执行完成的仿真时间的
（2）并行块
关键字fork_join
并行块内的语句是并发执行的；
语句的执行的顺序是由各自语句内延迟或事件控制决定的
语句中的延迟或事件控制是相对于块语句开始执行的时刻而言的。
（3）块语句的特点
1.嵌套式
块可以嵌套使用，顺序块和并行块能够混合在一起使用
2.命名块
命名块中可以声明局部变量；
命名块是设计层次的一部分，命名块中声明的变量可以通过层次名引用进行访问；
命名块可以被禁用例如停止其执行。
//命名块
module top ;
initial
begin : block1 //名字为block1的顺序命名块
integer i ; //整型变量 i 是block1命名块的静态本地变量
//可以用层次名top.block1.i 被其他模块访问
...
...
end
initial
fork : block2 //名字为block2的并行命名块
reg i ; //寄存器变量 i 是block2命名块的静态本地变量
//可以用层次名top.block2.i 被其他模块访问
...
...
join
3.命名块的禁用
通过关键字disable提供了一种中止命名块执行的方法。disable可以用来从循环中退出、处理错误条件以及根据控制信号来控制某些代码是否被执行。对块语句的禁用导致紧接在块后面的那条语句被执行。disable则可以禁用设计中的任何一个命名块。
//在（矢量）标志寄存器的各个位中从低有效位开始找寻第一个值为1的位
//从矢量标志寄存器的低有效位开始查找第一个值为1的位
reg [15:0] flag;
integer i; //用于计数的整数
initial
begin
flag = 16'b 0010_0000_0000_0000;
i = 0;
begin: block1 //while循环声明中的主模块是命名块block1
while(i < 16)
begin
if (flag[i])
begin
$display("Encountered a TRUE bit at element number %d", i);
disable block1; // 在标志寄存器中找到了值为真（1）的位，禁用block1
end
i = i + 1;
end
end
end
7.生成块
生成语句可以动态的生成verilog代码。这一声明语句方便了参数化模块的生成。当对矢量中的多个位进行重复操行时，或者当进行多个模块的实例引用的重复操作时。或者在根据参数的定义来确定程序中是否应该包括某段verilog代码的时候，使用生成语句能够大大简化程序的编写过程。
生成语句能够控制变量的声明、任务或函数的调用，还能对实例引用进行全面的控制。编写代码时必须在模块中说明生成的实例范围，用generate_endgenerate来指定该范围。
生成实例可以是以下的一个或多种类型：
（1）模块；
（2）用户定义原语；
（3）门级原语；
（4）连续赋值语句；
（5）initial和always块。
verilog语言允许在生成范围内声明下列数据类型：
（1）net（线网）、reg（寄存器）；
（2）integer（整型数）、real（实型数）、time（时间型）、realtime（实数时间型）；
（3）event（事件）。
不允许出现在生成范围之中的模块项声明包括：
（1）参数、局部参数；
（2）输入、输出和输入/输出声明；
（3）指定块。
生成模块的实例连接方法与常规模块实例相同。
3种创建生成语句的方法：
（1）循环生成；
（2）条件生成；
（3）case生成。
循环生成语句：
允许使用者对下面的模块或模块项进行多次实例引用：
（1）变量声明；
（2）模块；
（3）用户定义的原语、门级原语；
（4）连续赋值语句；
（5）initial和always块。
例子：
//本模块生成两条N位总线变量的按位异或
module bitwise_xor ( out , i0 , i1 ) ;
//参数声明语句。参数可以重新定义
parameter N = 32 ; // 缺省的总线位宽为32位
//端口声明语句
output [ N-1 : 0 ] out ;
input [ N-1 : 0 ] i0 , i1 ;
//声明一个临时循环变量。
//该变量只用于生成块的循环计算。
//Verilog仿真时该变量在设计中并不存在
genvar j ;
//用一个单循环生成按位异或的异或门（xor）
generate
for ( j = 0 ; j < N ; j = j + 1 )
begin : xor_loop
xor g1 (out [ j ] , i0 [ j ] , i1 [ j ] ) ;
end // 在生成块内部结束循环
endgenerate //结束生成块
//另外一种编写形式
//异或门可以用always块来替代
// reg [ N-1 : 0] out ;
// generate
// for ( j = 0 ; j < N ; j = j + 1 )
// begin : bit
// always @ ( i0 [ j ] or i1 [ j ] ) out [ j ] = i0 [ j ] ^ i0 [ j ] ;
// end
// endgenerate
endmodule
//本模块生成一个门级脉动加法器
module ripple_adder ( co , sum , a0 , a1 , ci ) ;
//参数声明语句，参数可以重新定义。
parameter N = 4 ; // 缺省的总线位宽为4
//端口声明语句
output [ N-1 : 0 ] sum ;
output co ;
input [N-1 : 0 ] a0 , a1 ;
input ci ;
//本地线网声明语句
wire [N-1 : 0 ] carry ;
//指定进位变量的第0位等于进位的输入
assign carry [0] = ci ;
//声明临时循环变量。该变量只用于生成块的计算。
//由于在仿真前，循环生成已经展平，所以用Verilog对
//设计进行仿真时，该变量已经不再存在。
genvar i ;
//用一个单循环生成按位异或门等逻辑
generate for ( i = 0 ; i < N ; i = i + 1 ) begin : r_loop
wire t1 , t2 , t3 ;
xor g1 ( t1 , a0[ i ] , a1 [ i ] ) ;
xor g2 ( sum [ i ] , t1 , carry [ i ] ) ;
and g3 ( t2 , a0[ i ] , a1 [ i ] ) ;
and g4 ( t3 , t1 , carry [ i ] ) ;
or g5 (carry [ i + 1 ] , t2 , t3 ) ;
end // 生成块内部循环的结束
endgenerate //生成块的结束
// 根据上面的循环生成，Verilog编译器会自动生成以下相对层次实例名
// xor : r_loop[0].g1 , r_loop[1].g1 , r_loop[2].g1 , r_loop[3].g1 ,
// r_loop[0].g2 , r_loop[1].g2 , r_loop[2].g2 , r_loop[3].g2 ,
// and : r_loop[0].g3 , r_loop[1].g3 , r_loop[2].g3 , r_loop[3].g3 ,
// r_loop[0].g4 , r_loop[1].g4 , r_loop[2].g4 , r_loop[3].g4 ,
// or : r_loop[0].g5 , r_loop[1].g5 , r_loop[2].g5 , r_loop[3].g5
// 上面生成的实例用下面这些生成的线网连接起来
// Nets : r_loop[0].t1 , r_loop[0].t2 , r_loop[0].t3
// r_loop[1].t1 , r_loop[1].t2 , r_loop[1].t3
// r_loop[2].t1 , r_loop[2].t2 , r_loop[2].t3
// r_loop[3].t1 , r_loop[3].t2 , r_loop[3].t3
assign co = carry [ N ] ;
endmodule
条件生成语句
有条件的调用（实例引用）以下verilog结构：
（1）模块；
（2）用户定义原语、门级原语；
（3）连续赋值语句；
（4）initial或always块。
例子
// 本模块实现一个参数化乘法器
module multiplier ( product , a0 , a1 ) ;
//参数声明，该参数可以重新定义
parameter a0_width = 8 ;
parameter a1_width = 8 ;
//本地参数声明
//本地参数不能用参数重新定义（defparam）修改 ,
//也不能在实例引用时通过传递参数语句，即 #（参数1，参数2，...）的方法修改
localparam product_width = a0_width + a1_width ;
//端口声明语句
output [ product_width - 1 : 0 ] product ;
input [ a0_width - 1 : 0 ] a0 ;
input [ a1_width - 1 : 0 ] a1 ;
//有条件地调用（实例引用）不同类型的乘法器
//根据参数a0_width 和 a1_width的值，在调用时
//引用相对应的乘法器实例。
generate
if ( a0_width < 8 ) | | ( a1_width < 8 )
cal_multiplier # ( a0_width , a1_width ) m0 ( product , a0 , a1 ) ;
else
tree_multiplier # ( a0_width , a1_width ) m0 ( product , a0 , a1 ) ;
endgenerate //生成块的结束
endmodule
case生成语句
可以调用一下verilog结构
（1）模块；
（2）用户定义原语、门级原语；
（3）连续赋值语句；
（4）initial或always块。
例子
//本模块生成N位的加法器
module adder ( co , sum , a0 , a1 , ci );
//参数声明，本参数可以重新定义
parameter N = 4 ; // 缺省的总线位宽为4
//端口声明
output [ N-1 : 0 ] sum ;
output co ;
input [ N-1 : 0 ] a0 , a1 ;
input ci ;
// 根据总线的位宽，调用（实例引用）相应的加法器
// 参数N在调用（实例引用）时可以重新定义，调用（实例引用）
// 不同位宽的加法器是根据不同的N来决定的。
generate
case ( N )
// 当N=1, 或2 时分别选用位宽为1位或2位的加法器
1 : adder_1bit adder1 ( co , sum , a0 , a1 , ci ) ; // 1位的加法器
2 : adder_2bit adder2 ( co , sum , a0 , a1 , ci ) ; // 2位的加法器
// 缺省的情况下选用位宽为N位的超前进位加法器
default : adder_cla # ( N ) adder3 ( co , sum , a0 , a1 , ci ) ;
endcase
endgenerate //生成块的结束
endmodule
