Verilog中的批处理generate和缩减运算符

最近在写贪吃蛇程序时遇到了一个问题，贪吃蛇的每节参数必须全部定义，相当于一个结构体，里面有坐标和方向，当我想把贪吃蛇的长度从2节变为多节时，遇到了一个很大的问题，虽然后面每节的代码和前面的近似，但是代码量巨大，一个一个复制会非常麻烦，于是经过查资料后，发现generate语句是个不错的东西。

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在body结构体中，每次移动

    body1_x <= head_x;
    body1_y <= head_y;
    body2_x <= body1_x;
    body2_y <= body1_y;
    ......

当长度变到15后代码变得很庞大，再加上还有别的参数需要修改，使得代码很难维护。
具体就是这样

//body2
always@(posedge clk)
begin
    if(rst)
    begin
        body2_x   <= 7'd1;
        body2_y   <= 7'd1;
        body2_dir <= 2'd3;
    end
    else if(sec_sig == 1'b1)    //移动信号
    begin
        body2_x   <= body1_x;
        body2_y   <= body1_y;
        body2_dir <= body1_dir;
    end
    else
    begin
        body2_x   <= body2_x;
        body2_y   <= body2_y;
        body2_dir <= body2_dir
end
//body3
always@(posedge clk)
begin
    if(rst)
    begin
        body3_x   <= 7'd1;
        body3_y   <= 7'd1;
        body3_dir <= 2'd3;
    end
    else if(sec_sig == 1'b1)    //移动信号
    begin
        body3_x   <= body2_x;
        body3_y   <= body2_y;
        body3_dir <= body2_dir;
    end
    else
    begin
        body3_x   <= body3_x;
        body3_y   <= body3_y;
        body3_dir <= body3_dir
end
...................             //以下省略一百多行
//body15
always@(posedge clk)
begin
    if(rst)
    begin
        body15_x   <= 7'd1;
        body15_y   <= 7'd1;
        body15_dir <= 2'd3;
    end
    else if(sec_sig == 1'b1)    //移动信号
    begin
        body15_x   <= body14_x;
        body15_y   <= body14_y;
        body15_dir <= body14_dir;
    end
    else
    begin
        body15_x   <= body15_x;
        body15_y   <= body15_y;
        body15_dir <= body15_dir
end

上面的代码是不是非常长啊，改成generate语句就变成了

//generate body 2 - body_len
parameter BODY_LEN = 4'd15;
genvar i;                                 /定义generate变量i
generate
    for(i = 1; i< BODY_LEN; i = i + 1)
    begin
        always@(posedge clk)
        begin
            if(rst)
            begin
                body_x[i]   <= 7'd1;
                body_y[i]   <= 7'd1;
                body_dir[i] <= 2'd3;
            end
            else if(sec_sig == 1'b1)
            begin
                body_x[i]   <= body_x[i-1];
                body_y[i]   <= body_y[i-1];
                body_dir[i] <= body_dir[i-1];
            end
            else
            begin
                body_x[i]   <= body_x[i];
                body_y[i]   <= body_y[i];
                body_dir[i] <= body_dir[i];
            end
        end
    end
endgenerate

这样代码就变得非常短了，蛇身区域使能由原来的

//蛇身每块为5x5，从(80,60)开始运动，运动区域在(80,60)到(560,420)
wire body1_en = (xpos>80+(body1_x-1)*5)&&(xpos<=80+body1_x[i]*5)&&
                (ypos>60+(body1_y-1)*5)&&(ypos<=60+body1_y[i]*5);  
wire body2_en = (xpos>80+(body2_x-1)*5)&&(xpos<=80+body2_x[i]*5)&&
                (ypos>60+(body2_y-1)*5)&&(ypos<=60+body2_y[i]*5); 
...........................            //以下省略数十行
wire body15_en = (xpos>80+(body15_x-1)*5)&&(xpos<=80+body15_x[i]*5)&&
                 (ypos>60+(body15_y-1)*5)&&(ypos<=60+body15_y[i]*5); 

改成generate语句就成了

wire body_en[0:BODY_LEN];
generate
    for(i = 0; i < BODY_LEN; i = i + 1)                //可以复用上面的i
    begin                                              //这个begin-end似乎不可缺少
        assign body_en[i] = (xpos>80+(body_x[i]-1)*5)&&(xpos<=80+body_x[i]*5)&&
                            (ypos>60+(body_y[i]-1)*5)&&(ypos<=60+body_y[i]*5);
    end
endgenerate

至此，generate讲完了，下面开始讲缩位运算符的使用

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假如A = 4’b1010，则

&A = 1’b0;
|A = 1’b1;
^A =1’b0;
~&A = 1’b1;

看着似乎并没啥大用途。。。但是我在编写贪吃蛇时，想要批处理代码，当我想要

wire body_show = body1_en || body2_en || body3_en || ... || body15_en;

这个代码似乎并不长，经过上面generate后变为

wire body_show = body_en[1] || body_en[2] || body_en[3] || ... || body_en[15];

当我修改BODY_LEN的大小时，还是要修改上面的代码，麻烦！！！于是想到缩位运算符

wire body_show = &body_en;

不幸的是，编译器报错，没有这种用法
注意！！！ 这个不是总线形式，这个是数组

wire body_en[0:BODY_LEN]

而不是

wire [BODY_LEN:0] body_en；

于是我又稍加改变，变成了

wire [0:BODY_LEN] body_show;
generate
    for(i = 0; i < BODY_LEN; i = i + 1)
    begin:body_show_loop
        assign body_show[i] = body_en[i];    //前面一个是总线形式，后面那个是数组
    end
endgenerate
wire body_show_en = |body_show;          //缩位或运算

至此，贪吃蛇代码蛇的长度就由BODY_LEN来决定了，但是修改太大会编译很慢的，资源也浪费的多。。。。

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后来我又想了想，我++，我为啥要定义wire body_en[0:BODY_EN]，我直接定义wire [BODY_EN:0] body_en 不就行了嘛，然后直接wire body_show_en = |body_show;
当时竟然没想到，脑子有点抽，不过也算是一种练习吧，学了另一种方法。

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PS.补充自己写的贪吃蛇小程序