if和(hé)case

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1、本(běn)視頻通(tòng)过(guò)示例代(dài)碼和(hé)綜合後(hòu)的(de)RTL視图(tú)詳解(jiě)verilog語(yǔ)言中(zhōng)条(tiáo)件(jiàn)運算符中(zhōng)的(de)if語(yǔ)句(jù)、case語(yǔ)句(jù)、選擇語(yǔ)句(jù)的(de)使用(yòng)场景和(hé)方(fāng)法。
2、这(zhè)是(shì)ALTERA和(hé)VIVADO視頻

if和(hé)case

5.8.2  if語(yǔ)句(jù)

如(rú)果(guǒ)对(duì)condition_1 条(tiáo)件(jiàn)滿足，不(bù)管(guǎn)其餘的(de)条(tiáo)件(jiàn)是(shì)否滿足，都執行procedural_statement_1，

procedural_statement_2和(hé)procedural_statement_3都不(bù)執行。

如(rú)果(guǒ)condition_1不(bù)滿足而(ér)condition_2滿足，則執行procedural_statement_2，

而(ér)procedural_statement_1和(hé)procedural_statement_3都不(bù)執行。

如(rú)果(guǒ)condition_1不(bù)滿足并且condition_2也(yě)不(bù)滿足时(shí)，執行procedural_statement_3，

而(ér)procedural_statement_1和(hé)procedural_statement_2都不(bù)執行。

注意(yì)条(tiáo)件(jiàn)表(biǎo)达(dá)式必須總(zǒng)是(shì)用(yòng)括号(hào)括起来(lái)，如(rú)果(guǒ)使用(yòng)if -if - else 格式，

那(nà)麼(me)可(kě)能(néng)会(huì)有(yǒu)二(èr)義性(xìng)，如(rú)下(xià)面(miàn)的(de)示例所(suǒ)示：

这(zhè)里(lǐ)存在(zài)一(yī)个(gè)疑問(wèn)：最(zuì)後(hòu)一(yī)个(gè)else 屬于(yú)哪一(yī)个(gè)if語(yǔ)句(jù)? 

是(shì)屬于(yú)第(dì)一(yī)个(gè)if 的(de)条(tiáo)件(jiàn)(Clk)還(huán)是(shì)屬于(yú)第(dì)二(èr)个(gè)if的(de)条(tiáo)件(jiàn) (Reset)? 

这(zhè)在(zài)Verilog HDL 中(zhōng)已通(tòng)过(guò)将else 與(yǔ)最(zuì)近(jìn)的(de)沒(méi)有(yǒu)else 的(de)if語(yǔ)句(jù)相關(guān)聯来(lái)解(jiě)決。

在(zài)这(zhè)个(gè)例子中(zhōng)， else 與(yǔ)內(nèi)层if 語(yǔ)句(jù)相關(guān)聯。

case語(yǔ)句(jù)下(xià)首先(xiān)对(duì)条(tiáo)件(jiàn)表(biǎo)达(dá)式case_expr求值，然後(hòu)依次(cì)对(duì)各(gè)分(fēn)支項求值并進(jìn)行比較，

執行第(dì)一(yī)个(gè)與(yǔ)条(tiáo)件(jiàn)表(biǎo)达(dá)式值相匹(pǐ)配的(de)分(fēn)支中(zhōng)的(de)語(yǔ)句(jù)。可(kě)以(yǐ)在(zài)1个(gè)分(fēn)支中(zhōng)定(dìng)義多(duō)个(gè)分(fēn)支項，

且这(zhè)些值不(bù)需要(yào)互斥。缺省(shěng)分(fēn)支覆蓋所(suǒ)有(yǒu)沒(méi)有(yǒu)被(bèi)分(fēn)支表(biǎo)达(dá)式覆蓋的(de)其他(tā)分(fēn)支。

書(shū)写建議： case語(yǔ)句(jù)的(de)缺省(shěng)項必須写，防止産生(shēng)鎖存器。

5.8.4 選擇語(yǔ)句(jù)

vect为(wèi)變(biàn)量(liàng)名字(zì)，a为(wèi)起始位置，加号(hào)或(huò)者(zhě)減号(hào)代(dài)表(biǎo)着升(shēng)序或(huò)者(zhě)降序，

b表(biǎo)示進(jìn)行升(shēng)序或(huò)者(zhě)降序的(de)宽(kuān)度(dù)。

vect[a +: b]等同(tóng)于(yú)vect[a : a+b-1]，vect的(de)區(qū)間(jiān)從a開(kāi)始向(xiàng)大于(yú)a的(de)方(fāng)向(xiàng)進(jìn)行b次(cì)計(jì)數；

vect [a -: b]等同(tóng)于(yú)vect[a : a-b+1]，vect的(de)區(qū)間(jiān)從a開(kāi)始向(xiàng)a小的(de)方(fāng)向(xiàng)進(jìn)行b次(cì)計(jì)數。

a可(kě)以(yǐ)是(shì)一(yī)个(gè)常數也(yě)可(kě)以(yǐ)是(shì)一(yī)个(gè)可(kě)變(biàn)的(de)數，但b必須是(shì)一(yī)个(gè)常數。

其中(zhōng)，起始位置为(wèi)7，+代(dài)表(biǎo)着升(shēng)序，宽(kuān)度(dù)为(wèi)3。即從7開(kāi)始向(xiàng)比7大的(de)方(fāng)向(xiàng)數3个(gè)數。

其等價形式为(wèi)：vect[7 +: 3]==vect[7: 9]。

其中(zhōng)，起始位置为(wèi)9，-代(dài)表(biǎo)着降序，宽(kuān)度(dù)为(wèi)4。即從9開(kāi)始向(xiàng)比9小的(de)方(fāng)向(xiàng)數4个(gè)數。

其等價形式为(wèi)：vect[9 -:4]==vect[9 : 6]。

在(zài)实際使用(yòng)的(de)过(guò)程中(zhōng)該語(yǔ)法最(zuì)常用(yòng)的(de)形式是(shì)将a作为(wèi)一(yī)个(gè)可(kě)變(biàn)的(de)數来(lái)使用(yòng)。

例如(rú)需要(yào)設計(jì)具有(yǒu)如(rú)下(xià)功能(néng)的(de)代(dài)碼：

在(zài)設計(jì)的(de)时(shí)候便可(kě)以(yǐ)写成(chéng)：data[15-8*cnt-: 8] <= din[7:0]（此(cǐ)时(shí)需要(yào)将15-8*cnt視为(wèi)一(yī)个(gè)整體(tǐ)a，

其会(huì)随着cnt變(biàn)化(huà)而(ér)發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)），这(zhè)樣(yàng)一(yī)来(lái)就(jiù)完成(chéng)了(le)对(duì)代(dài)碼的(de)精簡工作。

選擇語(yǔ)句(jù)的(de)硬(yìng)件(jiàn)電(diàn)路(lù)結構如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示，其本(běn)質(zhì)上(shàng)是(shì)一(yī)个(gè)選擇器。當cnt==0时(shí)，

選中(zhōng)data[15:8]的(de)鎖存器，将din[7:0]賦值給(gěi)data[15:8]，而(ér)data[7:0]的(de)鎖存器保持(chí)輸出(chū)不(bù)變(biàn)；

當cnt==1时(shí)，選中(zhōng)data[7:0]的(de)鎖存器，将din[7:0]賦值給(gěi)data[7:0]，而(ér)data[15:8]的(de)鎖存器保持(chí)輸出(chū)不(bù)變(biàn)。

笔(bǐ)者(zhě)經(jīng)验(yàn)：在(zài)实際工程中(zhōng)可(kě)以(yǐ)多(duō)使用(yòng)選擇語(yǔ)句(jù)vect[a +: b]或(huò)vect [a -: b]的(de)形式来(lái)進(jìn)行代(dài)碼編写，

这(zhè)将有(yǒu)助于(yú)精簡設計(jì)代(dài)碼。

if 語(yǔ)句(jù)和(hé)case語(yǔ)句(jù)是(shì)Verilog里(lǐ)两(liǎng)个(gè)非(fēi)常重(zhòng)要(yào)的(de)語(yǔ)句(jù)， if 和(hé) case語(yǔ)句(jù)有(yǒu)一(yī)定(dìng)的(de)相關(guān)性(xìng)，也(yě)有(yǒu)一(yī)定(dìng)的(de)區(qū)别。

相同(tóng)的(de)地(dì)方(fāng)在(zài)于(yú)两(liǎng)者(zhě)幾(jǐ)乎可(kě)以(yǐ)实現(xiàn)一(yī)樣(yàng)的(de)功能(néng)，下(xià)面(miàn)主(zhǔ)要(yào)介紹一(yī)下(xià)两(liǎng)者(zhě)之間(jiān)的(de)區(qū)别。

if 語(yǔ)句(jù)每个(gè)分(fēn)支之間(jiān)是(shì)有(yǒu)优先(xiān)級的(de)，綜合得到(dào)的(de)電(diàn)路(lù)是(shì)類(lèi)似級聯的(de)結構。case語(yǔ)句(jù)每个(gè)分(fēn)支是(shì)平等的(de)，

綜合得到(dào)的(de)電(diàn)路(lù)則是(shì)一(yī)个(gè)多(duō)路(lù)選擇器。因(yīn)此(cǐ)，多(duō)个(gè)if else-if語(yǔ)句(jù)綜合得到(dào)的(de)邏輯電(diàn)路(lù)延时(shí)有(yǒu)可(kě)能(néng)会(huì)比case語(yǔ)句(jù)稍大。

对(duì)于(yú)初学者(zhě)而(ér)言，在(zài)一(yī)開(kāi)始学習Veriolg的(de)过(guò)程中(zhōng)往往喜欢用(yòng)if else-if語(yǔ)句(jù)，因(yīn)为(wèi)这(zhè)種(zhǒng)語(yǔ)法表(biǎo)达(dá)起来(lái)更(gèng)加直(zhí)接。

但是(shì)在(zài)運行速度(dù)比較關(guān)鍵的(de)項目中(zhōng)，使用(yòng)case語(yǔ)句(jù)的(de)效果(guǒ)会(huì)更(gèng)好(hǎo)。下(xià)面(miàn)通(tòng)过(guò)一(yī)个(gè)具體(tǐ)的(de)案(àn)例来(lái)对(duì)比一(yī)下(xià)，

使用(yòng)if語(yǔ)句(jù)和(hé)case語(yǔ)句(jù)来(lái)描述同(tóng)一(yī)功能(néng)電(diàn)路(lù)的(de)綜合結果(guǒ)。

從上(shàng)图(tú)中(zhōng)所(suǒ)示的(de)RTL图(tú)可(kě)以(yǐ)看(kàn)到(dào)，此(cǐ)電(diàn)路(lù)中(zhōng)含有(yǒu)两(liǎng)个(gè)二(èr)選一(yī)多(duō)路(lù)選擇器，

并且右(yòu)邊(biān)的(de)优先(xiān)級要(yào)高(gāo)于(yú)左(zuǒ)邊(biān)（因(yīn)为(wèi)q的(de)值是(shì)直(zhí)接與(yǔ)右(yòu)邊(biān)的(de)二(èr)選一(yī)選擇器連(lián)接），

當en[0]不(bù)为(wèi)1时(shí)才会(huì)繼續判斷en[1]。也(yě)就(jiù)是(shì)说(shuō)，在(zài)if語(yǔ)句(jù)下(xià)綜合出(chū)的(de)電(diàn)路(lù)含有(yǒu)优先(xiān)級。

可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū)，使用(yòng)case語(yǔ)句(jù)編写的(de)邏輯代(dài)碼綜合出(chū)的(de)電(diàn)路(lù)是(shì)并行的(de)，沒(méi)有(yǒu)优先(xiān)級，

不(bù)影響電(diàn)路(lù)的(de)運行速度(dù)。

虽然在(zài)RTL視图(tú)中(zhōng)，两(liǎng)種(zhǒng)語(yǔ)句(jù)綜合出(chū)的(de)電(diàn)路(lù)存在(zài)着較大的(de)差别，但是(shì)由(yóu)于(yú)目前(qián)的(de)開(kāi)發(fà)工具已經(jīng)足够智能(néng)，

在(zài)布(bù)局(jú)布(bù)線(xiàn)的(de)时(shí)候会(huì)自(zì)動(dòng)对(duì)電(diàn)路(lù)進(jìn)行优化(huà)，其最(zuì)終(zhōng)映射到(dào)FPGA內(nèi)部(bù)的(de)電(diàn)路(lù)之間(jiān)基本(běn)毫(háo)无差别。

If語(yǔ)句(jù)具有(yǒu)优先(xiān)級，當if下(xià)的(de)条(tiáo)件(jiàn)不(bù)滿足时(shí)才執行else後(hòu)面(miàn)的(de)部(bù)分(fēn)。而(ér)case語(yǔ)句(jù)是(shì)并行的(de)，

沒(méi)有(yǒu)优先(xiān)級，这(zhè)在(zài)两(liǎng)者(zhě)綜合出(chū)来(lái)的(de)RTL視图(tú)中(zhōng)可(kě)以(yǐ)明(míng)顯的(de)观察出(chū)来(lái)。但由(yóu)于(yú)現(xiàn)在(zài)的(de)仿真(zhēn)和(hé)綜合工具已經(jīng)足够強(qiáng)大，

最(zuì)後(hòu)綜合後(hòu)的(de)結果(guǒ)if..else...與(yǔ)case...語(yǔ)句(jù)其实并无不(bù)同(tóng)，只(zhī)不(bù)过(guò)是(shì)两(liǎng)種(zhǒng)不(bù)同(tóng)的(de)实現(xiàn)方(fāng)式而(ér)已，

因(yīn)此(cǐ)基本(běn)上(shàng)不(bù)用(yòng)考慮这(zhè)两(liǎng)者(zhě)間(jiān)的(de)區(qū)别。在(zài)不(bù)影響功能(néng)的(de)前(qián)提(tí)下(xià)設計(jì)师(shī)不(bù)需要(yào)做局(jú)部(bù)的(de)优化(huà)工作，

例如(rú)不(bù)需要(yào)考慮if/case語(yǔ)句(jù)的(de)資源耗費差异(yì)、不(bù)需要(yào)考慮优化(huà)電(diàn)路(lù)。只(zhī)有(yǒu)在(zài)影響功能(néng)（即时(shí)序約束(shù)報錯）的(de)前(qián)提(tí)下(xià)，

根(gēn)據(jù)提(tí)示对(duì)電(diàn)路(lù)進(jìn)行优化(huà)。