【verilog】verilog表达式

1. 表达式

表达式 是由 操作数 和 操作符 构成，其目的是根据操作符的意义得到一个计算结果。

2. 操作数

操作数可以是任意数据类型，操作数可以是常数（parameter），整数（integer），实数（real），线网（wire），寄存器（reg），
时间（time），位选（a[7:2]）及函数（function）调用。

3. 操作符

verilog 中提供了大约 9 种操作符，分别是算术、关系、等价、逻辑、按位、归约、移位，拼接、条件操作符。

同类型操作符之间，除条件操作符从右往左关联，其余操作符都是自左向右关联。

圆括号内表达式优先执行。

例如：

/// 没有条件操作符时，自左向右关联
/// 3行等价于4行
a+b-c
(a+b)-c

/// 有条件操作符时，自右向左关联
/// 8行等价于9行
a ? b : c ? d : e ;
a ? b : (c ? d ：f) ;

不同操作符之间，优先级是不同的。

• 圆括号的优先级最高。
• 没有圆括号时，verilog 会根据操作符优先级对表达式进行计算。

操作符	操作符号	优先级
单目运算	+、-、!、~	最高
乘、除、取余	*、/、%
加、减	+、-
移位	>>、<<
关系	>、<、>=、<=
等价	==、!=、===、!===
归约	&、~&
	、~
	|、~|
逻辑	&&
	||
条件	?:	最低

4. 算术操作符

算术操作符包括 单目操作符 和 双目操作符。

双目操作符对 2 个操作数进行算术运算，包括加减乘除，求幂（**），取余 (%)。

例如：

reg [7:0] a ;
reg [7:0] b ;
reg [15:0] c ;

a = 8'b1001_1001 ;
b = 8'b1000_0001 ;

c = a + b ; /// c = 16'b1_0001_1010
c = a - b ; /// c = 16'b1_1000
c = a * b ; /// c = 16'b100_1101_0001_1001
c = a / b ; /// c = 16'b1

5. 关系操作符

关系操作符有大于（>）, 小于（<）, 大于等于（>=）, 小于等于（<=）。

关系操作符的正常结果有 2种，真（1）或假（0）。

如果操作数种有一位为 x 或 z，那么结果为 x。

6. 等价操作符

等价操作符包括逻辑相等（==）, 逻辑不等（!=）, 全等（===）, 非全等（!==）.

等价操作符的正常结果有 2种：真（1）或假（0）。

逻辑相等/不相等操作符不能比较 x 或 z，当其中一个操作数包含 x 或 z 时，那么结果为不确定值。

全等比较时，如果按位比较有相同的 x 或 z，返回结果也可以为 1。也就是说 全等比较的两个操作数可以包含 x 或 z。

例如：

a = 8'b1000_xxx1 ;
b = 8'b1000_xxx1 ;

/// 逻辑相等时
	a == b ; /// 结果为x

/// 全等时
	a == b ； /// 结果为1

7. 逻辑操作符

逻辑操作符主要有 3个：逻辑与（&&），逻辑或（||），逻辑非（！）。

逻辑操作符的计算结果是一个 1 bit 的值，0（假），1（真），x（不确定）。

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笔记

• 如果一个操作数为 0，那么它等价于逻辑 0。
• 如果一个操作数为非 0，那么它等价于逻辑 1。
• 如果一个操作数任意一位为 x 或 z，那么它等价于 x。

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8. 按位操作符

按位操作符包括：取反/非(~) , 与（&），或（|），异或（^），同或（~^）。

按位操作符需要对 2 个操作数的 每 1 bit 数据都要进行按位操作。

取反操作符 只有一个操作数，它对这个操作数的每 1 bit 数据进行取反操作。

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笔记

如果两个操作数位宽不相等，就用 0 向左扩展补充较短的操作数。

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9. 归约操作符

归约操作符包括：归约与（&），归约与非（~&），归约或(|)，归约或非（~|），归约异或（^），归约同或（~^）。

归约操作符只有一个操作数，它对这个向量操作数逐位进行操作，最终产生一个1bit结果。

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笔记

归约操作符、按位操作符和归约操作符都使用相同的符号表示，因此有时候容易弄混。

区分这些操作符的关键是分清操作数的数目（1 个操作数还是多个操作数），和计算结果的规则。

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10. 移位操作符

移位操作符包括：左移（<<），右移(>>)，算术左移(<<<)，算术右移(>>>)。

移位操作符是双目操作符，两个操作数分别表示进行移位的向量信号（操作符左侧）与移动的位数（操作符右侧）。

算术左移和逻辑左移时，右边低位会补 0。

逻辑右移时，左边高位会补 0。

算术右移时，左边高位补充符号位。

例如：

/// 负数
8'b1000_0001>>2 = 8'b1110_0000

/// 正数
8'b1000_0001>>2 = 8'b0010_0000

11. 条件操作符

条件操作符有 3个操作符。

格式

【condition_expression】？【true_expression】：【false_expression】

如果 condition_expression 成立，那么结果为 true_expression。
如果 condition_expression 不成立，那么结果为 false_expression。

例如：

/// 如果b==1成立，那么a=c
/// 如果b==1不成立，那么a=d
assign a = (b == 1) ? c : d ;