Verilog 循環(huán)語句

關鍵詞：while, for, repeat, forever

Verilog 循環(huán)語句有 4 種類型，分別是 while，for，repeat，和 forever 循環(huán)。循環(huán)語句只能在 always 或 initial 塊中使用，但可以包含延遲表達式。

while 循環(huán)

while 循環(huán)語法格式如下：

while (condition) begin
    …
end

while 循環(huán)中止條件為 ?condition ?為假。

如果開始執(zhí)行到 while 循環(huán)時 ?condition ?已經(jīng)為假，那么循環(huán)語句一次也不會執(zhí)行。

當然，執(zhí)行語句只有一條時，關鍵字 begin 與 end 可以省略。

下面代碼執(zhí)行時，counter 執(zhí)行了 11 次。

`timescale 1ns/1ns
 
module test ;
 
    reg [3:0]    counter ;
    initial begin
        counter = 'b0 ;
        while (counter<=10) begin
            #10 ;
            counter = counter + 1'b1 ;
        end
    end
 
   //stop the simulation
    always begin
        #10 ;  if ($time >= 1000) $finish ;
    end
 
endmodule

仿真結果如下：

for 循環(huán)

for 循環(huán)語法格式如下：

for(initial_assignment; condition ; step_assignment)  begin
    …
end

?initial_assignment ?為初始條件。

?condition ?為終止條件，?condition ?為假時，立即跳出循環(huán)。

?step_assignment ?為改變控制變量的過程賦值語句，通常為增加或減少循環(huán)變量計數(shù)。

一般來說，因為初始條件和自加操作等過程都已經(jīng)包含在 for 循環(huán)中，所以 for 循環(huán)寫法比 while 更為緊湊，但也不是所有的情況下都能使用 for 循環(huán)來代替 while 循環(huán)。

下面 for 循環(huán)的例子，實現(xiàn)了與 while 循環(huán)中例子一樣的效果。需要注意的是，i = i + 1 不能像 C 語言那樣寫成 i++ 的形式，i = i -1 也不能寫成 i -- 的形式。

// for 循環(huán)語句
integer      i ;
reg [3:0]    counter2 ;
initial begin
    counter2 = 'b0 ;
    for (i=0; i<=10; i=i+1) begin
        #10 ;
        counter2 = counter2 + 1'b1 ;
    end
end

repeat 循環(huán)

repeat 循環(huán)語法格式如下：

repeat (loop_times) begin
    …
end

repeat 的功能是執(zhí)行固定次數(shù)的循環(huán)，它不能像 while 循環(huán)那樣用一個邏輯表達式來確定循環(huán)是否繼續(xù)執(zhí)行。repeat 循環(huán)的次數(shù)必須是一個常量、變量或信號。如果循環(huán)次數(shù)是變量信號，則循環(huán)次數(shù)是開始執(zhí)行 repeat 循環(huán)時變量信號的值。即便執(zhí)行期間，循環(huán)次數(shù)代表的變量信號值發(fā)生了變化，repeat 執(zhí)行次數(shù)也不會改變。

下面 repeat 循環(huán)例子，實現(xiàn)了與 while 循環(huán)中的例子一樣的效果。

// repeat 循環(huán)語句
reg [3:0]    counter3 ;
initial begin
    counter3 = 'b0 ;
    repeat (11) begin  //重復11次
        #10 ;
        counter3 = counter3 + 1'b1 ;
    end
end

下面 repeat 循環(huán)例子，實現(xiàn)了連續(xù)存儲 8 個數(shù)據(jù)的功能:

always @(posedge clk or negedge rstn) begin
    j = 0  ;
    if (!rstn) begin
        repeat (8) begin
            buffer[j]   <= 'b0 ;      //沒有延遲的賦值，即同時賦值為0
            j = j + 1 ;
        end
    end
    else if (enable) begin
        repeat (8) begin
            @(posedge clk) buffer[j]    <= counter3 ;       //在下一個clk的上升沿賦值
            j = j + 1 ;
        end
     end
end

仿真結果如下圖。

由圖可知，rstn 拉高時，buffer 的 8 個向量同時賦值為 0。

第二個時鐘周期后，buffer 依次被 counter3 賦值，實現(xiàn)了連續(xù)存儲 8 個數(shù)據(jù)的功能。

forever 循環(huán)

forever 循環(huán)語法格式如下：

forever begin
    …
end

forever 語句表示永久循環(huán)，不包含任何條件表達式，一旦執(zhí)行便無限的執(zhí)行下去，系統(tǒng)函數(shù) $finish 可退出 forever。

forever 相當于 while(1) 。

通常，forever 循環(huán)是和時序控制結構配合使用的。

例如，使用 forever 語句產(chǎn)生一個時鐘：

reg          clk ;
initial begin
    clk       = 0 ;
    forever begin
        clk = ~clk ;
        #5 ;
    end
end

例如，使用 forever 語句實現(xiàn)一個時鐘邊沿控制的寄存器間數(shù)據(jù)傳輸功能：

reg    clk ;
reg    data_in, data_temp ;
initial begin
    forever @(posedge clk)      data_temp = data_in ;
end

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