用户自定义和枚举数据类型

用户自定义和枚举数据类型

1. 用户自定义类型

用户自定义类型关键字为typedef，例如

typedef int unsigned uint;	//unit是自定义的数据类型

unit	a, b;	//用自定义的数据类型声明两个变量

看一个例子

module type1_tb;
    typedef bit bit_t;  //自定义一个bit_t数据类型
    bit_t   a = 0;

    initial 
        $display("\n\t the value of a is %b",a);
endmodule


module type2_tb;
    bit_t   b = 1;

    initial
        $display("\n\t the value of b is %b", b);
endmodule

在这个例子中，我们只在模块type1_tb自定义了一个bit_t的类型，在模块type2_tb中直接使用bit_t声明变量，看看结果会是怎样的

结果显示变量类型是未知的，如果我们把模块type2_tb注释掉，会不会还有这个结果

结果成功打印

这说明，自定义的数据类型bit_t确实是成功被定义，但他只作用于模块type1_tb，因为我们并没有在模块type2_tb再次定义

那如果想要模块type2_tb也能成功打印，可以在模块type2_tb重新进行一个自定义，像这样

module type1_tb;
    typedef bit bit_t;  //自定义一个bit_t数据类型
    bit_t   a = 0;

    initial 
        $display("\n\t the value of a is %b",a);
endmodule


module type2_tb;
    typedef bit bit_t;  //自定义一个bit_t数据类型
    bit_t   b = 1;

    initial
        $display("\n\t the value of b is %b", b);
endmodule

也可以用之前的编译单元域$unit

package definition;
     typedef bit bit_t;  //自定义一个bit_t数据类型
endpackage

module type1_tb;
    bit_t   a = 0;

    initial 
        $display("\n\t the value of a is %b",a);
endmodule

import	definition :: *;	//通配符导入到$unit

module type2_tb;
    bit_t   b = 1;

    initial
        $display("\n\t the value of b is %b", b);
endmodule

可以看到，用户自定义类型可以局部定义，也可以进行共享定义

为了增加源码的可读性，一般用户自定义的名称后加_t，用以区分

2. 枚举数据类型

2.1 基本内容

枚举数据类型的格式为：

enum {标签名1, 标签名2, ...} 变量名;

枚举可以理解为给标签名赋值，或给这个给数值一个标签

如果没有明确给定数据类型，枚举中的数值是int类型，且数值依次是0, 1, 2…

这个情况是不是很像有限状态机对状态的定义，就像这样：

//状态定义
parameter	S0 = 3'd0;
parameter	S1 = 3'd1;
parameter	S2 = 3'd2;
parameter	S3 = 3'd3;
parameter	S4 = 3'd4;

改成枚举方式表示，会简单很多

//状态定义
enum {S0,S1,S2,S3,S4} state_t;

枚举数据类型中的标签名也可以用向量的方式表示，可以进一步简化

//状态定义
enum {S[5]} state_t;

这三个状态定义是等价的

不仅如此，枚举类型中的数值、数值类型、数值宽度也是可以自己定义的

比如FSM状态定义时，可以用独热码(ont-hot)，可以直接定义数值

//状态定义
enum bit [2:0] {
    S0 = 3'b001,
    S1 = 3'b010,
    S2 = 3'b100
} state_t;

这里要注意一点，如果我们给定的位宽为3，那么给数值时不能超出位宽范围

2.2 枚举类型的赋值

枚举类型只可以进行下列赋值：

• 枚举类型列表中的一个标签
• 同类枚举类型的其他变量（用同样枚举类型声明的变量）
• 通过cast转换成枚举类型变量的数值

用一个枚举类型来解释这点

/*****变量声明*****/
typedef enum {one, two, three}state_t;
state_t state, next_state;
int info;

/*****赋值*****/
state = one; //用枚举列表中的标签赋值

next_state = state;	//同类枚举类型的其他变量

$cast(next_state, state + 1); //通过cast转换成枚举类型变量的数值

这里有一点需要说明，枚举列表中的标签其实是代表一个数值（这点在下文会提到），在这个例子中，数值为int型，和info的数据类型相同，所以存在info = state + 1;的写法，但是，state = info + 1是不可行的，因为枚举赋值并没有给出这种形式

此外，state =state + 1; state ++等都是不允许的

2.3 枚举类型专用任务和方法

<枚举变量名>.first：返回指定变量列表中的第一个成员的值

<枚举变量名>.last：返回指定变量列表中的最后一个成员的值

<枚举变量名>.next()：返回指定变量列表中后面第N个成员的值，如果到了列表末尾会返回列表开头

<枚举变量名>.prev()：返回指定变量列表中前面第N个成员的值，如果到了列表开头会返回列表末尾

<枚举变量名>.num：返回变量的枚举列表中元素个数

<枚举变量名>.name：返回枚举变量中代表这个值的字符串

下面依次对这几个情况进行仿真

源代码如下：

module enum_tb;
    enum {s[9]} state_t;
    
    initial begin
       state_t = s5; 
    end
    
    initial begin
        $display("\n\t the initial state_t is %0d", state_t); 
        $display("\n\t <变量名>.first is %0d", state_t.first); 
        $display("\n\t <变量名>.last is %0d", state_t.last);
        $display("\n\t <变量名>.prev(3) is %0d", state_t.prev(3)); 
        $display("\n\t <变量名>.prev(7) is %0d", state_t.prev(7));
        $display("\n\t <变量名>.next(3) is %0d", state_t.next(3)); 
        $display("\n\t <变量名>.next(7) is %0d", state_t.next(7));
        $display("\n\t <变量名>.num is %0d", state_t.num);
        $display("\n\t <变量名>.name is %s", state_t.name);        
    end
endmodule

运行结果如下

可以看到，自始至终state_t均为s5，这几个操作都不会改变state_t本身

此外，由<变量名>.prev(7)和<变量名>.next(7)可以看出，这种方式是循环的

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本文主要参考《SystemVerilog硬件设计及建模》