目录

  1. 语句块概述
  2. Verilog 语句块类型
    • begin … end 语句块
    • fork … join 语句块
    • if … else 语句块
    • case 语句块
  3. 语句块应用实例
  4. 参考资料

语句块概述

在 Verilog 中，语句块是对一组语句的组织，它们允许多条语句按特定的顺序进行组合、执行或并行执行。Verilog 语言支持多种类型的语句块，可以帮助描述不同的控制结构和并行行为。通过语句块，用户能够创建更加灵活和高效的硬件描述。

常见的语句块类型包括：

  • begin … end 语句块：用于顺序执行一组语句。
  • fork … join 语句块：用于并行执行一组语句。
  • 条件语句块：如 if … else，case 语句块，用于根据不同条件选择性地执行一组语句。

Verilog 语句块类型

begin … end 语句块

begin … end 语句块用于按顺序执行一组语句。它通常用于需要执行多个语句的情况，例如在 always 或 initial 过程内。

语法：

begin
    // 语句1
    // 语句2
    // ...
end
  • begin 和 end 将多条语句包围起来，确保它们按顺序执行。

示例：

module sequential_example(input clk, reset, output reg [3:0] counter);
    always @ (posedge clk or posedge reset) begin
        if (reset) begin
            counter <= 4'b0000;
        end else begin
            counter <= counter + 1;
        end
    end
endmodule

在这个例子中，begin 和 end 用来组织 if 语句的多个操作。首先，当 reset 信号为高时，counter 被清零；否则，计数器递增。

fork … join 语句块

fork … join 语句块允许并行执行多条语句。它用于并行执行多个子过程，在每个分支中执行独立的操作。

语法：

fork
    // 语句1
    // 语句2
    // ...
join
  • fork 和 join 表示多个语句并行执行。join 表示所有 fork 中的语句执行完成之后，整个 fork 语句块才会结束。

示例：

module parallel_example;
    reg clk;
    initial begin
        fork
            $display("First task");
            $display("Second task");
            #5 $display("Third task after delay");
        join
    end
endmodule

在这个例子中，三个 display 操作会并行执行。在仿真中，它们将几乎同时开始执行，第三条语句会在 5 时间单位后执行。

if … else 语句块

if … else 语句块根据某些条件来选择执行不同的语句。它用于根据信号的状态执行不同的逻辑操作。

语法：

if (condition) begin
    // 条件为真时执行的语句
end else begin
    // 条件为假时执行的语句
end
  • 如果条件为真，则执行 if 块中的语句；否则，执行 else 块中的语句。

示例：

module if_else_example(input a, b, output reg result);
    always @ (a or b) begin
        if (a == 1'b1) begin
            result = b;
        end else begin
            result = ~b;
        end
    end
endmodule

在这个例子中，if 语句块根据输入信号 a 的值来决定 result 的值。如果 a 为 1，则 result 等于 b，否则 result 等于 b 的反相。

case 语句块

case 语句块用于根据表达式的不同值来选择执行的语句。它类似于其他编程语言中的 switch 语句。

语法：

case (expression)
    value1: begin
        // 对应 value1 的操作
    end
    value2: begin
        // 对应 value2 的操作
    end
    default: begin
        // 默认操作
    end
endcase
  • case 根据 expression 的值选择执行相应的语句块。如果没有匹配的值，default 部分将被执行。

示例：

module case_example(input [1:0] a, output reg [3:0] result);
    always @ (a) begin
        case (a)
            2'b00: result = 4'b0001;
            2'b01: result = 4'b0010;
            2'b10: result = 4'b0100;
            2'b11: result = 4'b1000;
            default: result = 4'b0000;
        endcase
    end
endmodule

在这个例子中，case 语句根据输入信号 a 的值，选择给 result 赋不同的值。

语句块应用实例

1. 顺序执行：计数器

module counter(input clk, reset, output reg [3:0] count);
    always @ (posedge clk or posedge reset) begin
        if (reset)
            count <= 4'b0000;
        else
            count <= count + 1;
    end
endmodule

在这个例子中，begin 和 end 语句块确保 if 语句内的逻辑按顺序执行。当 reset 信号为高时，count 会被清零，否则，计数器会递增。

2. 并行执行：多个任务

module parallel_tasks;
    initial begin
        fork
            #10 $display("Task 1 completed");
            #5  $display("Task 2 completed");
            #3  $display("Task 3 completed");
        join
    end
endmodule

在这个例子中，fork 和 join 语句块让三条 display 操作并行执行，它们的执行时间是独立的。

3. 多条件选择：交通信号灯控制

module traffic_light(input [1:0] state, output reg [2:0] light);
    always @ (state) begin
        case (state)
            2'b00: light = 3'b001; // Red
            2'b01: light = 3'b010; // Yellow
            2'b10: light = 3'b100; // Green
            default: light = 3'b001; // Default Red
        endcase
    end
endmodule

在这个例子中，case 语句块根据 state 的不同值控制交通信号灯的状态。

参考资料