Verilog HDL基礎(chǔ)教程之：數(shù)據(jù)類(lèi)型和運(yùn)算符

2.位運(yùn)算符

Verilog HDL作為一種硬件描述語(yǔ)言是針對(duì)硬件電路而言的。在硬件電路中信號(hào)有4種狀態(tài)值1、0、x和z。在電路中信號(hào)進(jìn)行與或非時(shí)，反映在Verilog HDL中則是相應(yīng)的操作數(shù)的位運(yùn)算。Verilog HDL提供了以下5種位運(yùn)算符。

～ ：(取反)

：(按位與)

| ：(按位或)

^ ：(按位異或)

^～：(按位同或(異或非))

說(shuō)明：

位運(yùn)算符中除了～是單目運(yùn)算符以外，均為二目運(yùn)算符,即要求運(yùn)算符兩側(cè)各有一個(gè)操作數(shù)。

位運(yùn)算符中的二目運(yùn)算符要求對(duì)兩個(gè)操作數(shù)的相應(yīng)位進(jìn)行運(yùn)算操作。

下面對(duì)各運(yùn)算符分別進(jìn)行介紹。

“取反”運(yùn)算符～

～是一個(gè)單目運(yùn)算符，用來(lái)對(duì)一個(gè)操作數(shù)進(jìn)行按位取反運(yùn)算。如表2所示為單目運(yùn)算符～的運(yùn)算規(guī)則表。

表2 ～ 運(yùn)算規(guī)則表

舉例說(shuō)明：

rega='b1010; //rega的初值為'b1010

rega=～rega; //rega的值進(jìn)行取反運(yùn)算后變?yōu)?b0101

“按位與”運(yùn)算符

按位與運(yùn)算就是將兩個(gè)操作數(shù)的相應(yīng)位進(jìn)行與運(yùn)算，其運(yùn)算規(guī)則如表3所示。

表3 運(yùn)算規(guī)則表

“按位或”運(yùn)算符 |

按位或運(yùn)算就是將兩個(gè)操作數(shù)的相應(yīng)位進(jìn)行或運(yùn)算，其運(yùn)算規(guī)則如表4所示。

表4 | 運(yùn)算規(guī)則表

“按位異或”運(yùn)算符^(也稱(chēng)之為XOR運(yùn)算符)

按位異或運(yùn)算就是將兩個(gè)操作數(shù)的相應(yīng)位進(jìn)行異或運(yùn)算，其運(yùn)算規(guī)則如表5所示。

表5 ^ 運(yùn)算規(guī)則表

“按位同或”運(yùn)算符^～

按位同或運(yùn)算就是將兩個(gè)操作數(shù)的相應(yīng)位先進(jìn)行異或運(yùn)算再進(jìn)行非運(yùn)算，其運(yùn)算規(guī)則如表6所示。

表6 ^～ 運(yùn)算規(guī)則表

不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行位運(yùn)算

兩個(gè)長(zhǎng)度不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行位運(yùn)算時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將兩者按右端對(duì)齊。位數(shù)少的操作數(shù)會(huì)在相應(yīng)的高位用0填滿，以使兩個(gè)操作數(shù)按位進(jìn)行操作。

3.邏輯運(yùn)算符

在Verilog HDL語(yǔ)言中存在3種邏輯運(yùn)算符。

：(邏輯與)

||：(邏輯或)

! ：(邏輯非)

“”和“||”是二目運(yùn)算符，它要求有兩個(gè)操作數(shù)，如(a>b)(b>c)，(a

表7 邏輯運(yùn)算真值表

邏輯運(yùn)算符中“”和“||”的優(yōu)先級(jí)別低于關(guān)系運(yùn)算符，“!”的優(yōu)先級(jí)別高于算術(shù)運(yùn)算符，例如。

(a>b)(x>y) 可寫(xiě)成: a>b x>y

(a==b)||(x==y) 可寫(xiě)成: a==b || x==y

(!a)||(a>b) 可寫(xiě)成: !a || a>b

為了提高程序的可讀性，明確表達(dá)各運(yùn)算符間的優(yōu)先關(guān)系，建議使用括號(hào)。

4.關(guān)系運(yùn)算符

關(guān)系運(yùn)算符共有以下4種。

a b：(a小于b)

a > b：(a大于b)

a = b：(a小于或等于b)

a >= b：(a大于或等于b)

在進(jìn)行關(guān)系運(yùn)算時(shí)，如果聲明的關(guān)系是假的(flase)，則返回值是0;如果聲明的關(guān)系是真的(true)，則返回值是1;如果某個(gè)操作數(shù)的值不定，則關(guān)系是模糊的，返回值是不定值。

所有的關(guān)系運(yùn)算符有著相同的優(yōu)先級(jí)別。關(guān)系運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)別低于算術(shù)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)別，例如。

a size-1 //這種表達(dá)方式等同于下面一行的表達(dá)方式

a (size-1)

size - (1 a) //這種表達(dá)方式不等同于下面一行的表達(dá)方式

size - 1 a

從上面的例子可以看出這兩種不同運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)別。當(dāng)表達(dá)式size -(1

5.等式運(yùn)算符

在Verilog HDL語(yǔ)言中存在4種等式運(yùn)算符。

= =：(等于)

!= ：(不等于)

= = =：(等于)

!= =：(不等于)

這4個(gè)運(yùn)算符都是二目運(yùn)算符，它要求有兩個(gè)操作數(shù)。“= =”和“!=”又稱(chēng)為邏輯等式運(yùn)算符，其結(jié)果由兩個(gè)操作數(shù)的值決定。由于操作數(shù)中某些位可能是不定值x和高阻值z(mì)，結(jié)果可能為不定值x。

“= = =”和“!= =”運(yùn)算符則不同，它在對(duì)操作數(shù)進(jìn)行比較時(shí)，對(duì)某些位的不定值x和高阻值z(mì)也進(jìn)行比較。兩個(gè)操作數(shù)必需完全一致，其結(jié)果才是1，否則為0。“= = =”和“!= =”運(yùn)算符常用于case表達(dá)式的判別，所以又稱(chēng)為“case等式運(yùn)算符”。

這4個(gè)等式運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)別是相同的。下面畫(huà)出“= =”與“= = =”的真值表，幫助理解兩者間的區(qū)別。

表8 等式運(yùn)算符真值表

下面舉一個(gè)例子說(shuō)明“= =”與“= = =”的區(qū)別。

if(A==1’bx) $display( AisX ); //當(dāng)A等于X時(shí)，這個(gè)語(yǔ)句不執(zhí)行

if(A===1’bx) $display( AisX ); //當(dāng)A等于X時(shí)，這個(gè)語(yǔ)句執(zhí)行