零基礎(chǔ)學(xué)FPGA-Verilog語(yǔ)法下

9、關(guān)于任務(wù)和函數(shù)的小結(jié)，挑幾點(diǎn)重要的說(shuō)一下吧

（1）任務(wù)具有多個(gè)輸入、輸入/輸出和輸出變量，在任務(wù)重可以使用延遲、事件和時(shí)序控制結(jié)構(gòu)，在任務(wù)重可以調(diào)用其它任務(wù)和函數(shù)。與任務(wù)不同，函數(shù)具有返回值，而且至少要有一個(gè)輸入變量，而且在函數(shù)中不能使用延遲、事件和時(shí)序控制結(jié)構(gòu)，函數(shù)可以條用函數(shù)，但是不能調(diào)用任務(wù)。

（2）在聲明函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的生成一個(gè)寄存器變量，函數(shù)的返回值通過(guò)這個(gè)寄存器返回到調(diào)用處。

（3）函數(shù)和任務(wù)都包含在設(shè)計(jì)層次中，可以通過(guò)層次名對(duì)他們實(shí)行調(diào)用。這句話什么意思??？ 10、系統(tǒng)任務(wù) （1）$diplay和$write任務(wù) $display任務(wù)相當(dāng)于C語(yǔ)言里的printf，用于輸出信息，他的基本格式$display （p0，p1，p2）;意思就是把p1、p2以p1的格式輸出，至于具體格式，C語(yǔ)言里面講的很清楚，下面用一張圖幫大家回憶一下

此外，在display中，輸出列表中的數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)寬度總是按照自動(dòng)輸出格式進(jìn)行調(diào)整的。因此，我們通常在%和表示進(jìn)制的符號(hào)之間加一個(gè)0來(lái)確?？偸怯米钌俚奈粩?shù)來(lái)表示表達(dá)式的當(dāng)前值。 例如 begin r1=10； $display（“size=%d=%h”，r1，r1）; $display（“size=%0d=%0h”，r1，r1）; 輸出結(jié)果分別為 10，00a和10，a 所以在以后寫(xiě)程序時(shí)，為了養(yǎng)成良好習(xí)慣，應(yīng)該注意加上0來(lái)保證代碼的可讀性。

如果輸出的列表中含有不定值或者高阻態(tài)時(shí)，要遵循下列情況

（1）如果按10進(jìn)制輸出 如果輸出列表全部為不定值，則輸出為小寫(xiě)x；

如果輸出列表部分為不定值，則輸出為大寫(xiě)X；

如果輸出列表全部為高阻態(tài)，則輸出為小寫(xiě)的z；

如果輸出列表部分為高阻態(tài)，則輸出為大寫(xiě)的Z；

（2）如果按十六進(jìn)制或者8進(jìn)制輸出

那么十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)的四位或者8進(jìn)制對(duì)應(yīng)的3位中，如果部分是高阻態(tài)或者是不定值，那么輸出結(jié)果為大寫(xiě)的Z或者X否則就輸出小寫(xiě)的z或者x； 例如

（2）$monitor

系統(tǒng)任務(wù)$monitor提供了監(jiān)控和輸出參數(shù)列表中的表達(dá)式或變量值的功能，其參數(shù)列表中輸出控制格式字符串和輸出列表的規(guī)則和$display一樣，當(dāng)啟動(dòng)一個(gè)帶有一個(gè)或者多個(gè)的$monitor任務(wù)時(shí)，仿真器則創(chuàng)立一個(gè)仿真機(jī)制，使得每當(dāng)參數(shù)列表中的表達(dá)式或值發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)參數(shù)列表中的變量或者表達(dá)式的值都將輸出顯示，如果在同一時(shí)刻，兩個(gè)或者多個(gè)參數(shù)的值發(fā)生變化，則在這時(shí)刻只輸出顯示一次，但在$monitor任務(wù)中，參數(shù)可以是$time系統(tǒng)函數(shù)，這樣參數(shù)列表中變量或者表達(dá)式的值同時(shí)發(fā)生變化的時(shí)刻可以通過(guò)標(biāo)明同一時(shí)刻的多行輸出來(lái)顯示。例如

$monitoron和$monitoroff的功能就是通過(guò)打開(kāi)或者關(guān)閉監(jiān)控標(biāo)志來(lái)控制監(jiān)控任務(wù)$monitor的啟動(dòng)和停止。這樣可以使得程序員很容易的控制$monitor什么時(shí)候執(zhí)行了。

（3）時(shí)間度量系統(tǒng)函數(shù)$time 在verilog hdl語(yǔ)法中有兩種時(shí)間度量系統(tǒng)函數(shù)，分別是$time和$realtime，用這兩個(gè)系統(tǒng)函數(shù)可以得到當(dāng)前的仿真時(shí)刻。$time可以返回一個(gè)64位的值來(lái)記錄當(dāng)前的仿真時(shí)刻。 （4）$finish 系統(tǒng)任務(wù)$finish的作用是退出仿真器，返回主操作系統(tǒng)，也就是結(jié)束仿真過(guò)程。格式是 $finish或者$finish（1）;如果不帶參數(shù)，則默認(rèn)參數(shù)為1，下面是具體參數(shù)下系統(tǒng)輸出的特征信息。

0 不輸出任何信息

1 輸出當(dāng)前仿真時(shí)刻和位置

2 輸出當(dāng)前仿真時(shí)刻、位置和在仿真過(guò)程中所用memory及CPU時(shí)間的統(tǒng)計(jì)。

（4）系統(tǒng)任務(wù)$stop $stop任務(wù)作用是把EDA工具置成暫停模式，在仿真環(huán)境下給出一個(gè)交互式的命令操作符，將控制權(quán)交給用戶。這個(gè)任務(wù)可以帶有參數(shù)表達(dá)式，根據(jù)參數(shù)值（0、1、2）的不同，輸出不同的信息，參數(shù)值越大，輸出信息越多。

（5）系統(tǒng)任務(wù)$random

這個(gè)系統(tǒng)函數(shù)提供了一個(gè)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的手段，當(dāng)函數(shù)被占用時(shí)返回一個(gè)32位的隨機(jī)數(shù)，它是一個(gè)帶符號(hào)的整形數(shù)。

下面是一個(gè)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的例子

reg［23:0］ rand;

rand=$random %60;

上面的例子產(chǎn)生一個(gè)-59到59之間的隨機(jī)數(shù)，所以$random的用法是產(chǎn)生一個(gè)（-b+1）到（b-1）之間的隨機(jī)數(shù)。

下面的例子通過(guò)并位產(chǎn)生一個(gè)值在0—59之間的隨機(jī)數(shù)

reg［23:0 rand］;

rand = {$random} %60; 利用這個(gè)系統(tǒng)函數(shù)可以產(chǎn)生隨機(jī)脈沖序列或?qū)挾入S機(jī)的脈沖序列，用于電路的測(cè)試。

下面是個(gè)產(chǎn)生隨機(jī)脈沖序列的例子

（6）關(guān)于編譯預(yù)處理 編譯預(yù)處理這部分和C語(yǔ)言差不多，主要用到的是`define、`include、和時(shí)間尺度`timescale `define 就是宏定義，在C語(yǔ)言了用的也比較多，在verilog中靈活的使用宏定義可以增加程序的可讀性，又方便修改。例如在聲明一個(gè)8位寄存器時(shí)用宏定義 `define WINDOWS 8 module reg ［1：`WINDOWS］ date; …… 習(xí)慣上一般宏定義的內(nèi)容用大寫(xiě)字母表示，這里的WINDOWS就代表數(shù)字8，在下面的程序中調(diào)用WINDOWS時(shí)加個(gè) `，表示調(diào)用，這樣宏定義的好處就是，在大的程序中如果想改變寄存器的大小，可以直接改數(shù)字8為16，這樣，所有的WINDOWS都變成了16，這樣改一個(gè)就可以改變所有的，給程序員帶來(lái)了方便。 對(duì)于`include，C語(yǔ)言里用的比較多這里就不在多提，主要是模塊化編程思想的應(yīng)用，這個(gè)很重要，練好模塊化編程，可以大大提高程序的可讀性和可移植性，也使修改程序變得更加方便。 對(duì)于`timescale，就是一個(gè)時(shí)間尺度，C語(yǔ)言里面沒(méi)有，這里說(shuō)一下。 `timescale 包括兩部分，一部分是時(shí)間單位，一部分是時(shí)間精度，下面舉個(gè)例子

在這個(gè)例子中，時(shí)間單位是10ns，時(shí)間精度是1ns，這里d=1.55，也就是說(shuō)d等于1.55乘10納秒，也就是15.5納秒，再看時(shí)間精度是一納秒，四舍五入就是16納秒，所以在16納秒時(shí)，set置零，32納秒時(shí)set置一。

小結(jié) （1）、在多模塊調(diào)試的情況下，$monitor需配合$monitoron和$monitoroff來(lái)使用。

（2）、$monitor和$diplay的區(qū)別在于$monitor是連續(xù)監(jiān)視數(shù)據(jù)的變化，因而往往只要在測(cè)試模塊的initial塊中調(diào)用一次就可以監(jiān)控被測(cè)模塊中所有感興趣的信號(hào)不需要，也不能在always塊中調(diào)用$monitor.

（3）、$time常在$monitor中作時(shí)間標(biāo)記

（4）、$stop 和 $finish 常用在測(cè)試模塊的initial塊中，配合時(shí)間延遲用來(lái)控制仿真的持續(xù)時(shí)間。

（5）、$random在編寫(xiě)程序是非常有用的，可以用來(lái)產(chǎn)生邊沿不穩(wěn)定的波形和隨機(jī)出現(xiàn)的脈沖。正確的使用它能有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題。

（6）、$readman在編寫(xiě)測(cè)試程序時(shí)很有用，可以用來(lái)生成給定的復(fù)雜數(shù)據(jù)流。復(fù)雜數(shù)據(jù)可以用C語(yǔ)言產(chǎn)生，存在文件中。用$readman取出存入存儲(chǔ)器，再按節(jié)拍輸出這在驗(yàn)證算法邏輯電路中特別有用。

（7）、在用`timescale時(shí)要注意當(dāng)多個(gè)帶不同`timescale定義的模塊包含在一起時(shí)，只有最后一個(gè)才起作用，所以屬于一個(gè)項(xiàng)目，但`timescale定義不同的多個(gè)模塊最好分開(kāi)編譯，以免把時(shí)間單位搞混。

（8）、宏定義字符串和include引用時(shí)，不要忘記用“`”這個(gè)標(biāo)號(hào)。

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