【Verilog教程】2.5编译指令

2023-09-20 21:07:47

以反引号 ` 开始的某些标识符是 Verilog 系统编译指令。

编译指令为 Verilog 代码的撰写、编译、调试等提供了极大的便利。

下面介绍下完整的 8 种编译指令,其中前 4 种使用频率较高。

define, undef
在编译阶段,`define 用于文本替换,类似于 C 语言中的 #define。

一旦 `define 指令被编译,其在整个编译过程中都会有效。例如,在一个文件中定义:

`define    DATA_DW     32

则在另一个文件中也可以直接使用 DATA_DW。

`define    S     $stop;   
//用`S来代替系统函数$stop; (包括分号)
`define    WORD_DEF   reg [31:0]       
//可以用`WORD_DEF来声明32bit寄存器变量

`undef 用来取消之前的宏定义,例如:

`define    DATA_DW     32
……
reg  [DATA_DW-1:0]    data_in   ;
……
`undef DATA_DW

`ifdef, `ifndef, `elsif, `else, `endif

这些属于条件编译指令。例如下面的例子中,如果定义了 MCU51,则使用第一种参数说明;如果没有定义 MCU、定义了 WINDOW,则使用第二种参数说明;如果 2 个都没有定义,则使用第三种参数说明。

`ifdef       MCU51
    parameter DATA_DW = 8   ;
`elsif       WINDOW
    parameter DATA_DW = 64  ;
`else
    parameter DATA_DW = 32  ;
`endif

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

当然,也可用 `ifndef 来设置条件编译,表示如果没有相关的宏定义,则执行相关语句。

下面例子中,如果定义了 WINDOW,则使用第二种参数说明。如果没有定义 WINDOW,则使用第一种参数说明。

`ifndef     WINDOW
    parameter DATA_DW = 32 ;  
 `else
    parameter DATA_DW = 64 ;
 `endif

include 使用 include 可以在编译时将一个 Verilog 文件内嵌到另一个 Verilog 文件中,作用类似于 C 语言中的 #include 结构。该指令通常用于将全局或公用的头文件包含在设计文件里。

文件路径既可以使用相对路径,也可以使用绝对路径。

`include         "../../param.v"
`include         "header.v"

timescale 在 Verilog 模型中,时延有具体的单位时间表述,并用 timescale 编译指令将时间单位与实际时间相关联。

该指令用于定义时延、仿真的单位和精度,格式为:

`timescale      time_unit / time_precision

time_unit 表示时间单位,time_precision 表示时间精度,它们均是由数字以及单位 s(秒),ms(毫秒),us(微妙),ns(纳秒),ps(皮秒)和 fs(飞秒)组成。时间精度可以和时间单位一样,但是时间精度大小不能超过时间单位大小,例如下面例子中,输出端 Z 会延迟 5.21ns 输出 A&B 的结果。

`timescale 1ns/100ps    //时间单位为1ns,精度为100ps,合法
//`timescale 100ps/1ns  //不合法
module AndFunc(Z, A, B);
    output Z;
    input A, B ;
    assign #5.207 Z = A & B
endmodule

在编译过程中,timescale 指令会影响后面所有模块中的时延值,直至遇到另一个 timescale 指令或 `resetall 指令。

由于在 Verilog 中没有默认的 timescale,如果没有指定 timescale,Verilog 模块就有会继承前面编译模块的 `timescale 参数。有可能导致设计出错。

如果一个设计中的多个模块都带有 `timescale 时,模拟器总是定位在所有模块的最小时延精度上,并且所有时延都相应地换算为最小时延精度,时延单位并不受影响。例如:

`timescale 10ns/1ns      
module test;
    reg        A, B ;
    wire       OUTZ ;
 
    initial begin
        A     = 1;
        B     = 0;
        # 1.28    B = 1;
        # 3.1     A = 0;
    end
 
    AndFunc        u_and(OUTZ, A, B) ;
endmodule

在模块 AndFunc 中,5.207 对应 5.21ns。

在模块 test 中,1.28 对应 13ns,3.1 对应 31ns。

但是,当仿真 test 时,由于 AndFunc 中的最小精度为 100ps,因此 test 中的时延精度将进行重新调整。13ns 将对应 130100ps,31ns 将对应 310100ps。仿真时,时延精度也会使用 100ps。仿真时间单位大小没有影响。

如果有并行子模块,子模块间的 `timescale 并不会相互影响。

例如在模块 test 中再例化一个子模块 OrFunc。仿真 test 时,OrFunc 中的 #5.207 延时依然对应 52ns。

//子模块:
`timescale 10ns/1ns      //时间单位为1ns,精度为100ps,合法
module OrFunc(Z, A, B);
    output Z;
    input A, B ;
    assign #5.207 Z = A | B
endmodule
 
//顶层模块:
`timescale 10ns/1ns      
module test;
    reg        A, B ;
    wire       OUTZ ;
    wire       OUTX ;
 
    initial begin
        A     = 1;
        B     = 0;
        # 1.28    B = 1;
        # 3.1     A = 0;
    end
 
    AndFunc        u_and(OUTZ, A, B) ;
    OrFunc         u_and(OUTX, A, B) ;
 
endmodule

此例中,仿真 test 时,OrFunc 中的 #5.207 延时依然对应 52ns。

`timescale 的时间精度设置是会影响仿真时间的。时间精度越小,仿真时占用内存越多,实际使用的仿真时间就越长。所以如果没有必要,应尽量将时间精度设置的大一些。

`default_nettype
该指令用于为隐式的线网变量指定为线网类型,即将没有被声明的连线定义为线网类型。

`default_nettype wand 

该实例定义的缺省的线网为线与类型。因此,如果在此指令后面的任何模块中的连线没有说明,那么该线网被假定为线与类型。
`default_nettype none

`default_nettype none

该实例定义后,将不再自动产生 wire 型变量。

例如下面第一种写法编译时不会报 Error,第二种写法编译将不会通过。

//Z1 无定义就使用,系统默认Z1为wire型变量,有 Warning 无 Error
module test_and(
        input      A,
        input      B,
        output     Z);
    assign Z1 = A & B ;  
endmodule
//Z1无定义就使用,由于编译指令的存在,系统会报Error,从而检查出书写错误
`default_nettype none
module test_and(
        input      A,
        input      B,
        output     Z);
    assign Z1 = A & B ;  
endmodule

`resetall
该编译器指令将所有的编译指令重新设置为缺省值。

`resetall 可以使得缺省连线类型为线网类型。

resetall 加到模块最后时,可以将当前的 timescale 取消防止进一步传递,只保证当前的 timescale 在局部有效,避免 timescale 的错误继承。

celldefine, endcelldefine
这两个程序指令用于将模块标记为单元模块,他们包含模块的定义。例如一些与、或、非门,一些 PLL 单元,PAD 模型,以及一些 Analog IP 等。

`celldefine
module (
    input      clk,
    input      rst,
    output     clk_pll,
    output     flag);
        ……
endmodule
`endcelldefine

unconnected_drive, nounconnected_drive
在模块实例化中,出现在这两个编译指令间的任何未连接的输入端口,为正偏电路状态或者为反偏电路状态。

`unconnected_drive pull1
. . .
 / *在这两个程序指令间的所有未连接的输入端口为正偏电路状态(连接到高电平) * /
`nounconnected_drive
`unconnected_drive pull0
. . .
 / *在这两个程序指令间的所有未连接的输入端口为反偏电路状态(连接到低电平) * /
`nounconnected_drive 
 
更多推荐

R语言风险价值:ARIMA,GARCH,Delta-normal法滚动估计VaR(Value at Risk)和回测分析股票数据...

全文链接:http://tecdat.cn/?p=24492此分析的目的是构建一个过程,以在给定时变波动性的情况下正确估计风险价值。风险价值被广泛用于衡量金融机构的市场风险。我们的时间序列数据包括1258天的股票收益(点击文末“阅读原文”获取完整代码数据)。介绍为了解释每日收益率方差的一小部分,我们使用Box-Jenk

docker 安装 redis

文章目录redis单机版1.拉取redis镜像并创建数据卷目录2.复制和修改redis.conf3.启动redis容器4.进入容器并连接redisredis一主两从集群搭建1.复制三份redis.conf2.启动master和slave3.查看关系和数据测试redis高可用集群搭建1.复制三份sentinel.conf

基于微信小程序的语言课学习系统设计与实现(源码+lw+部署文档+讲解等)

前言💗博主介绍:✌全网粉丝10W+,CSDN特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师、全栈领域优质创作者,博客之星、掘金/华为云/阿里云/InfoQ等平台优质作者、专注于Java、小程序技术领域和毕业项目实战✌💗👇🏻精彩专栏推荐订阅👇🏻2023-2024年最值得选的微信小程序毕业设计选题大全:100个热门选

『贪吃蛇』AI 算法简易实现(中秋特别版)

前言一年一度的中秋节就快到了,平台也有各种各样的中秋发文活动,正在翻阅时偶然间我看到了这篇文章:《兔饼大作战》:吃月饼、见月亮,还能咬自己?|欢庆中秋特制版-掘金(juejin.cn)大家肯定比较熟悉了,这个游戏的内核就是贪吃蛇,作者也是对玩法做了很多调整,趣味性十足,同时加入兔饼、月亮等元素增加节日氛围,可以说创意性

【C++】仿函数和priority_queue(优先级队列)

目录一、仿函数二、priority_queue(优先级队列)1、概念:2、使用:3、数组中第K个最大元素4、priority_queue的模拟实现一、仿函数①、概念:仿函数,即函数对象。一种行为类似函数的对象,调用者可以像函数一样使用该对象,其实现起来也比较简单:用户只需实现一种新类型,在类中重载operator()即

Vue中的路由介绍以及Node.js的使用

🏅我是默,一个在CSDN分享笔记的博主。📚📚🌟在这里,我要推荐给大家我的专栏《Vue》。🎯🎯🚀无论你是编程小白,还是有一定基础的程序员,这个专栏都能满足你的需求。我会用最简单易懂的语言,带你走进Vue的世界,让你从零开始,一步步成为JAVA大师。🚀🏆🌈让我们在Vue的世界里畅游吧!🌈🎁如果感觉还

【C++进阶】:哈希

哈希一.unordered_map二.底层结构1.哈希概念2.解决哈希冲突1.闭散列2.开散列在C++98中,STL提供了底层为红黑树结构的一系列关联式容器,在查询时效率可达到log2Nlog_2Nlog2​N,即最差情况下需要比较红黑树的高度次,当树中的节点非常多时,查询效率也不理想。最好的查询是,进行很少的比较次数

你对Spring Security使用场景以及底层原理有了解吗?

SpringSecurity使用场景有哪些?SpringSecurity是一个基于Spring框架的安全性解决方案,提供了全面的身份验证、授权和安全功能。它可以应用于多种场景以确保应用程序的安全性和保护敏感资源。以下是一些常见的SpringSecurity的使用场景:用户登录和认证:SpringSecurity可以处理

在Java开发中无法绕开的框架:SpringBoot

SpringBoot简介SpringBoot是一个基于Spring框架的快速开发框架,它的出现极大地简化了Spring应用的开发流程。SpringBoot通过自动配置和约定大于配置的方式,让开发者可以快速搭建一个可运行的、独立的、生产级别的应用程序。SpringBoot的优点不仅仅在于它的快速开发,还在于它的可扩展性和

【校招VIP】前端操作系统之存储管理加密

考点介绍加密算法有很多,如不可逆的摘要算法MD5、SHA(安全哈希算法),可逆的Base64编码,对称加密算法DES、AES,还有非对称加密算法DH、RSA等。那是不是说明我们可以使用任何一种加密算法就能保证网站的安全性,答案是否。前端操作系统之存储管理加密-相关题目及解析内容可点击文章末尾链接查看!一、考点题目1.下

Linux开发和编程指南:搭建环境、Shell脚本与常见编程语言配置及使用

文章目录Linux开发和编程Linux上的程序开发环境搭建Shell编程和脚本编写常见编程语言在Linux上的开发环境配置和使用PythonJavaC/C++PHP总结python精品专栏推荐python基础知识(0基础入门)python爬虫知识Linux开发和编程在这篇文章中,我们将介绍如何搭建Linux上的程序开发

热文推荐