功能(néng)描述-組合邏輯

本(běn)节(jié)的(de)文(wén)檔編号(hào)：001100000061

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1、本(běn)节(jié)主(zhǔ)要(yào)進(jìn)行組合邏輯的(de)介紹，包(bāo)括：程序語(yǔ)句(jù)（assign語(yǔ)句(jù)、always語(yǔ)句(jù)），數字(zì)進(jìn)制（二(èr)進(jìn)制、不(bù)定(dìng)态、高(gāo)阻态），算數運算符（加、減、乘、除運算符），邏輯運算符（邏輯與(yǔ)、或(huò)、非(fēi)運算符），按位邏輯運算符（單目按位與(yǔ)、或(huò)、非(fēi)運算符，双(shuāng)目按位與(yǔ)、或(huò)、异(yì)或(huò)運算符），關(guān)系(xì)運算符，移位運算符（左(zuǒ)移、右(yòu)移運算符），条(tiáo)件(jiàn)運算符（三(sān)目運算符、if語(yǔ)句(jù)、case語(yǔ)句(jù)、選擇語(yǔ)句(jù)等），拼接運算符；
2、ALTERA和(hé)VIVADO文(wén)檔

第(dì)5节(jié) 功能(néng)描述-組合邏輯

    assign語(yǔ)句(jù)是(shì)連(lián)續賦值語(yǔ)句(jù)，一(yī)般是(shì)将一(yī)个(gè)變(biàn)量(liàng)的(de)值不(bù)間(jiān)斷地(dì)賦值給(gěi)另(lìng)一(yī)變(biàn)量(liàng)，两(liǎng)个(gè)變(biàn)量(liàng)之間(jiān)就(jiù)類(lèi)似于(yú)被(bèi)導線(xiàn)連(lián)在(zài)了(le)一(yī)起，

習慣上(shàng)當做連(lián)線(xiàn)用(yòng)。assign語(yǔ)句(jù)的(de)基本(běn)格式是(shì)：

（3）对(duì)wire型變(biàn)量(liàng)賦值，wire是(shì)線(xiàn)网(wǎng)，相當于(yú)实際的(de)連(lián)接線(xiàn)，

如(rú)果(guǒ)要(yào)用(yòng)assign直(zhí)接連(lián)接，就(jiù)用(yòng)wire型變(biàn)量(liàng)，wire型變(biàn)量(liàng)的(de)值随时(shí)發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)。

    always 語(yǔ)句(jù)是(shì)条(tiáo)件(jiàn)循环(huán)語(yǔ)句(jù)，執行機(jī)制是(shì)通(tòng)过(guò)对(duì)一(yī)个(gè)稱为(wèi)敏感(gǎn)變(biàn)量(liàng)表(biǎo)的(de)事(shì)件(jiàn)驅動(dòng)来(lái)实現(xiàn)的(de)，

下(xià)面(miàn)会(huì)具體(tǐ)講到(dào)。always 語(yǔ)句(jù)的(de)基本(běn)格式是(shì)：

always是(shì)“一(yī)直(zhí)、總(zǒng)是(shì)”的(de)意(yì)思(sī)，@後(hòu)面(miàn)跟着事(shì)件(jiàn)。整个(gè)always的(de)意(yì)思(sī)是(shì)：當敏感(gǎn)事(shì)件(jiàn)的(de)条(tiáo)件(jiàn)滿足时(shí)，

就(jiù)執行一(yī)次(cì)“程序語(yǔ)句(jù)”。敏感(gǎn)事(shì)件(jiàn)每滿足一(yī)次(cì)，就(jiù)執行“程序語(yǔ)句(jù)”一(yī)次(cì)。

    这(zhè)段(duàn)程序的(de)意(yì)思(sī)是(shì)：當信(xìn)号(hào)a或(huò)者(zhě)信(xìn)号(hào)b或(huò)者(zhě)信(xìn)号(hào)d發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)时(shí)，就(jiù)執行一(yī)次(cì)下(xià)面(miàn)語(yǔ)句(jù)。

在(zài)執行該段(duàn)語(yǔ)句(jù)时(shí)，首先(xiān)判斷信(xìn)号(hào)sel是(shì)否为(wèi)0，如(rú)果(guǒ)为(wèi)0，則執行第(dì)3行代(dài)碼。如(rú)果(guǒ)sel不(bù)为(wèi)0，則執行第(dì)5行代(dài)碼。

需要(yào)強(qiáng)調的(de)是(shì)，a、b、c任意(yì)一(yī)个(gè)發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)一(yī)次(cì)，2行至(zhì)5行也(yě)只(zhī)執行一(yī)次(cì)，不(bù)会(huì)執行第(dì)二(èr)次(cì)。

此(cǐ)处需要(yào)注意(yì)，僅僅sel这(zhè)个(gè)信(xìn)号(hào)發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)是(shì)不(bù)会(huì)執行第(dì)2行到(dào)5行代(dài)碼的(de)，通(tòng)常这(zhè)并不(bù)符合設計(jì)者(zhě)的(de)想(xiǎng)法。

例如(rú)，一(yī)般設計(jì)者(zhě)的(de)想(xiǎng)法是(shì)：當sel为(wèi)0时(shí)c的(de)結果(guǒ)是(shì)a+b；當sel不(bù)为(wèi)0时(shí)c的(de)結果(guǒ)是(shì)a+d。

但如(rú)果(guǒ)觸發(fà)条(tiáo)件(jiàn)沒(méi)有(yǒu)發(fà)生(shēng)改變(biàn)，虽然sel由(yóu)0變(biàn)1，但此(cǐ)时(shí)c的(de)結果(guǒ)仍是(shì)a+b。因(yīn)此(cǐ)，这(zhè)并不(bù)是(shì)一(yī)个(gè)規範的(de)設計(jì)思(sī)維。

    因(yīn)此(cǐ)，按照設計(jì)者(zhě)的(de)想(xiǎng)法重(zhòng)新对(duì)代(dài)碼進(jìn)行設計(jì)：當信(xìn)号(hào)a或(huò)者(zhě)信(xìn)号(hào)b或(huò)者(zhě)信(xìn)号(hào)d或(huò)者(zhě)信(xìn)号(hào)sel發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)时(shí)，

就(jiù)執行2行至(zhì)5行。这(zhè)樣(yàng)就(jiù)可(kě)以(yǐ)确保sel信(xìn)号(hào)值为(wèi)0时(shí)，c的(de)結果(guǒ)一(yī)定(dìng)为(wèi)a+b，當sel不(bù)为(wèi)0时(shí)，c的(de)結果(guǒ)一(yī)定(dìng)是(shì)a+d。

因(yīn)此(cǐ)要(yào)在(zài)敏感(gǎn)列表(biǎo)中(zhōng)加入(rù)sel，其代(dài)碼如(rú)下(xià)所(suǒ)示。

    當敏感(gǎn)信(xìn)号(hào)非(fēi)常多(duō)时(shí)很容易就(jiù)会(huì)把敏感(gǎn)信(xìn)号(hào)遺漏，为(wèi)避免这(zhè)種(zhǒng)情(qíng)況可(kě)以(yǐ)用(yòng)“*”来(lái)代(dài)替。

这(zhè)个(gè)“*”是(shì)指“程序語(yǔ)句(jù)”中(zhōng)所(suǒ)有(yǒu)的(de)条(tiáo)件(jiàn)信(xìn)号(hào)，即a、b、d、sel（不(bù)包(bāo)括c），笔(bǐ)者(zhě)也(yě)推薦这(zhè)種(zhǒng)写法，

其具體(tǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià)所(suǒ)示。

    上(shàng)述代(dài)碼敏感(gǎn)列表(biǎo)是(shì)“posedge clk”，其中(zhōng)posedge表(biǎo)示上(shàng)升(shēng)沿。也(yě)就(jiù)是(shì)说(shuō)，

當clk由(yóu)0變(biàn)成(chéng)1的(de)瞬間(jiān)執行一(yī)次(cì)程序代(dài)碼，即第(dì)2至(zhì)5行，其他(tā)时(shí)刻c的(de)值保持(chí)不(bù)變(biàn)。

要(yào)特(tè)别強(qiáng)調的(de)是(shì)：如(rú)果(guǒ)clk沒(méi)有(yǒu)由(yóu)0變(biàn)成(chéng)1，那(nà)麼(me)即使a、b、d、sel發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)，c的(de)值也(yě)是(shì)不(bù)變(biàn)的(de)。

    可(kě)以(yǐ)看(kàn)到(dào)上(shàng)述代(dài)碼的(de)敏感(gǎn)列表(biǎo)是(shì)“negedge clk”，其中(zhōng)negedge表(biǎo)示下(xià)降沿。

也(yě)就(jiù)是(shì)说(shuō)，當clk由(yóu)1變(biàn)成(chéng)0的(de)瞬間(jiān)執行一(yī)次(cì)程序代(dài)碼，即第(dì)2至(zhì)5行，其他(tā)时(shí)刻c的(de)值保持(chí)不(bù)變(biàn)。

要(yào)特(tè)别強(qiáng)調的(de)是(shì)，如(rú)果(guǒ)clk沒(méi)有(yǒu)由(yóu)1變(biàn)成(chéng)0，那(nà)麼(me)即使a、b、d、sel發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)，c的(de)值也(yě)是(shì)不(bù)變(biàn)的(de)。

    上(shàng)述代(dài)碼的(de)敏感(gǎn)列表(biǎo)是(shì)“posedge clk or negedge rst_n”，也(yě)就(jiù)是(shì)说(shuō)，當clk由(yóu)0變(biàn)成(chéng)1的(de)瞬間(jiān)，

或(huò)者(zhě)rst_n由(yóu)1變(biàn)化(huà)0的(de)瞬間(jiān)，執行一(yī)次(cì)程序代(dài)碼，即第(dì)2至(zhì)8行，其他(tā)时(shí)刻c的(de)值保持(chí)不(bù)變(biàn)。

    这(zhè)種(zhǒng)信(xìn)号(hào)邊(biān)沿觸發(fà)，即信(xìn)号(hào)上(shàng)升(shēng)沿或(huò)者(zhě)下(xià)降沿才變(biàn)化(huà)的(de)always，被(bèi)稱为(wèi)“时(shí)序邏輯”，

此(cǐ)时(shí)信(xìn)号(hào)clk是(shì)时(shí)鐘(zhōng)。注意(yì)：識别信(xìn)号(hào)是(shì)不(bù)是(shì)时(shí)鐘(zhōng)不(bù)是(shì)看(kàn)名稱，而(ér)是(shì)看(kàn)这(zhè)个(gè)信(xìn)号(hào)放(fàng)在(zài)哪里(lǐ)，

只(zhī)有(yǒu)放(fàng)在(zài)敏感(gǎn)列表(biǎo)并且是(shì)邊(biān)沿觸發(fà)的(de)才是(shì)时(shí)鐘(zhōng)。而(ér)信(xìn)号(hào)rst_n是(shì)複位信(xìn)号(hào)，同(tóng)樣(yàng)也(yě)不(bù)是(shì)看(kàn)名字(zì)来(lái)判斷，

而(ér)是(shì)放(fàng)在(zài)敏感(gǎn)列表(biǎo)中(zhōng)且同(tóng)樣(yàng)邊(biān)沿觸發(fà)，更(gèng)關(guān)鍵的(de)是(shì)“程序語(yǔ)句(jù)”首先(xiān)判斷了(le)rst_n的(de)值，

这(zhè)表(biǎo)示rst_n优先(xiān)級最(zuì)高(gāo)，一(yī)般都是(shì)用(yòng)于(yú)複位。

2、組合邏輯器件(jiàn)的(de)賦值采用(yòng)阻塞賦值“=，时(shí)序邏輯器件(jiàn)的(de)賦值語(yǔ)句(jù)采用(yòng)非(fēi)阻塞賦值“<=”，

具體(tǐ)原因(yīn)見(jiàn)“阻塞賦值和(hé)非(fēi)阻塞賦值”一(yī)节(jié)內(nèi)容。

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