verilog任務(wù)和函數(shù)實(shí)用教案

1、Verilog的任務(wù)(rn wu)及函數(shù)區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別任務(wù)（task)通常用于調(diào)試，或?qū)τ布?yn jin)進(jìn)行行為描述可以包含時(shí)序控制（#延遲，, wait）可以有 input，output，和inout參數(shù)可以調(diào)用其他任務(wù)或函數(shù) 函數(shù)函數(shù)(function)(function) 通常用于計(jì)算，或描述組合通常用于計(jì)算，或描述組合邏輯邏輯(lu j)(lu j) 不能包含任何延遲；函數(shù)仿不能包含任何延遲；函數(shù)仿真時(shí)間為真時(shí)間為0 0 只含有只含有inputinput參數(shù)并由函數(shù)名參數(shù)并由函數(shù)名返回一個(gè)結(jié)果返回一個(gè)結(jié)果 可以調(diào)用其他函數(shù)，但不能可以調(diào)用其他函數(shù)，但不能調(diào)用任務(wù)調(diào)用任務(wù)第1頁(yè)/共2

2、7頁(yè)第一頁(yè)，共28頁(yè)。共同點(diǎn)任務(wù)和函數(shù)必須在module內(nèi)調(diào)用在任務(wù)和函數(shù)中不能聲明wire所有(suyu)輸入/輸出都是局部寄存器任務(wù)/函數(shù)執(zhí)行完成后才返回結(jié)果。例如，若任務(wù)/函數(shù)中有forever語(yǔ)句，則永遠(yuǎn)不會(huì)返回結(jié)果第2頁(yè)/共27頁(yè)第二頁(yè)，共28頁(yè)。任務(wù)。除輸入?yún)?shù)外（參數(shù)從任務(wù)中接收值），任務(wù)還能帶有輸出參數(shù)（從任務(wù)中返回值）和輸入輸出參數(shù)。任務(wù)的定義在模塊說(shuō)明部分中編寫。第3頁(yè)/共27頁(yè)第三頁(yè)，共28頁(yè)。 “局部變量說(shuō)明”用來(lái)對(duì)任務(wù)內(nèi)用到的局部變量進(jìn)行寬度和類型說(shuō)明，這個(gè)說(shuō)明語(yǔ)句的語(yǔ)法與進(jìn)行模塊定義時(shí)的相應(yīng)說(shuō)明語(yǔ)句語(yǔ)法是一致的。 由“begin”和“end”關(guān)鍵詞界定的一組行為語(yǔ)句

3、指明了任務(wù)被調(diào)用時(shí)需要進(jìn)行的操作。在任務(wù)被調(diào)用時(shí)，這些行為語(yǔ)句將按串行方式得到執(zhí)行。 任務(wù)定義與“過(guò)程塊”、“連續(xù)賦值語(yǔ)句”及“函數(shù)定義”這三種成份以并列方式存在于行為描述模塊中，它們?cè)趯哟渭?jí)別上是相同的。任務(wù)定義結(jié)構(gòu)不能出現(xiàn)在任何一個(gè)(y )過(guò)程塊的內(nèi)部。第4頁(yè)/共27頁(yè)第四頁(yè)，共28頁(yè)。 任務(wù)的定義(dngy)。 task read_mem；/任務(wù)定義(dngy)結(jié)構(gòu)的開(kāi)頭，指定任務(wù)名為“read_mem” input 15:0 address；/輸入端口說(shuō)明 output 31:0 data；/輸出端口說(shuō)明 reg 3:0 counter；/局部變量說(shuō)明 reg7:0 temp 1:4；

4、/局部變量說(shuō)明 begin/語(yǔ)句塊 ，指明任務(wù)被調(diào)用時(shí)需要進(jìn)行的操作 for (counter=1 ；counter=4；counter=counter+1) tempcounter=memaddress+counter-1； data=temp1，temp2，temp3，temp4； end endtask /任務(wù)定義(dngy)結(jié)構(gòu)的結(jié)尾第5頁(yè)/共27頁(yè)第五頁(yè)，共28頁(yè)。 上例定義了一個(gè)名為“read_mem”的任務(wù)，該任務(wù)有一個(gè)16位的輸入端口“address”、一個(gè)32位的輸出(shch)端口“data”、一個(gè)4位的局部變量“counter”和一個(gè)8位的存儲(chǔ)器“temp”。當(dāng)上例所定義

5、的任務(wù)被調(diào)用時(shí)，begin和end中間的語(yǔ)句得到執(zhí)行，它們用來(lái)執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)器“mem”進(jìn)行的四次讀操作，將其結(jié)果合并后輸出(shch)到端口“data”。 在定義任務(wù)時(shí)必須注意如下幾點(diǎn)： (1) 在第一行“task”語(yǔ)句中不能列出端口名列表。 (2) 在任務(wù)定義結(jié)構(gòu)中的“行為語(yǔ)句”部分可以有延時(shí)語(yǔ)句、敏感事件控制語(yǔ)句等時(shí)間控制語(yǔ)句出現(xiàn)。 (3) 一個(gè)任務(wù)可以沒(méi)有輸入、輸出(shch)和雙向端口，也可以有一個(gè)或多個(gè)輸入、輸出(shch)和雙向端口。 (4) 一個(gè)任務(wù)可以沒(méi)有返回值，也可以通過(guò)輸出(shch)端口或雙向端口返回一個(gè)或多個(gè)返回值。 (5) 在一個(gè)任務(wù)中可以調(diào)用其它的任務(wù)或函數(shù)，也可以調(diào)

6、用該任務(wù)本身。 (6) 在任務(wù)定義結(jié)構(gòu)內(nèi)不允許出現(xiàn)過(guò)程塊(initial 或always過(guò)程塊)。 (7) 在任務(wù)定義結(jié)構(gòu)內(nèi)可以出現(xiàn)“disable中止語(yǔ)句”，這條語(yǔ)句的執(zhí)行將中斷正在執(zhí)行的任務(wù)。當(dāng)任務(wù)被中斷后，程序流程將返回到調(diào)用任務(wù)的地方繼續(xù)向下執(zhí)行。第6頁(yè)/共27頁(yè)第六頁(yè)，共28頁(yè)。 任務(wù)的調(diào)用任務(wù)的調(diào)用 任務(wù)的調(diào)用是通過(guò)任務(wù)的調(diào)用是通過(guò)“任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句的來(lái)實(shí)現(xiàn)的。任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句的語(yǔ)法如下：語(yǔ)法如下： ( ( 端口端口1 1，端口，端口2 2，端口，端口n )n )； 其中，其中，“(“(端口端口1, 1, 端口端口2, 2, 端口端口n)”n)”組成了一

7、個(gè)端口名列表。組成了一個(gè)端口名列表。 在調(diào)用任務(wù)時(shí)必須注意在調(diào)用任務(wù)時(shí)必須注意(zh y)(zh y)： (1) (1) 任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句只能出現(xiàn)在過(guò)程塊內(nèi)。任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句只能出現(xiàn)在過(guò)程塊內(nèi)。 (2) (2) 任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句就像一條普通的行為語(yǔ)句那樣得到處理。任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句就像一條普通的行為語(yǔ)句那樣得到處理。 (3) (3) 當(dāng)被調(diào)用的任務(wù)具有輸入或輸出端口時(shí)，任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句必須當(dāng)被調(diào)用的任務(wù)具有輸入或輸出端口時(shí)，任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句必須包含端口名列表，這個(gè)列表內(nèi)各個(gè)端口名出現(xiàn)的順序和類型必須與任包含端口名列表，這個(gè)列表內(nèi)各個(gè)端口名出現(xiàn)的順序和類型必須與任務(wù)定義結(jié)構(gòu)中端口說(shuō)明部分的端口順序和類型相一致，注意務(wù)定義

8、結(jié)構(gòu)中端口說(shuō)明部分的端口順序和類型相一致，注意(zh (zh y)y)只有寄存器類的變量才能與任務(wù)的輸出端口相對(duì)應(yīng)。只有寄存器類的變量才能與任務(wù)的輸出端口相對(duì)應(yīng)。第7頁(yè)/共27頁(yè)第七頁(yè)，共28頁(yè)。 對(duì)任務(wù)進(jìn)行(jnxng)調(diào)用 module demo_task_invo； reg7:0 mem 128:0； reg15:0 a； reg31:0 b； initial begin a=0； read_mem(a，b)； /第一次調(diào)用 #10； a=64； read_mem(a，b)； /第二次調(diào)用 end endmodule第8頁(yè)/共27頁(yè)第八頁(yè)，共28頁(yè)。 在上面的模塊中，任務(wù)“read_me

9、m”得到了兩次調(diào)用，由于這個(gè)任務(wù)在定義時(shí)說(shuō)明了輸入端口和輸出(shch)端口，所以任務(wù)調(diào)用語(yǔ)句內(nèi)必須包含端口名列表“(a，b)”，其中變量a與任務(wù)的輸入端口“address”相對(duì)應(yīng)，變量b與任務(wù)的輸出(shch)端口“data”相對(duì)應(yīng)，并且這兩個(gè)變量在寬度上也是與對(duì)應(yīng)的端口相一致的。這樣，在任務(wù)被調(diào)用執(zhí)行時(shí)，變量a的值通過(guò)輸入端口傳給了address；在任務(wù)調(diào)用完成后，輸出(shch)信號(hào)data又通過(guò)對(duì)應(yīng)的端口傳給了變量b。第9頁(yè)/共27頁(yè)第九頁(yè)，共28頁(yè)。 交通燈控制模塊 module traffic_lights; reg clock, red, amber, green; parame

10、ter on=1, off=0, red_tics=350, amber_tics=30,green_tics=200; /交通燈初始化 initialred=off; initialamber=off; initialgreen=off; /交通燈控制時(shí)序(sh x) always begin red=on; /開(kāi)紅燈 light( red, red_tics); /調(diào)用等待任務(wù) green=on; /開(kāi)綠燈 light( green, green_tics); /等待 amber=on; /開(kāi)黃燈 light( amber, amber_tics); /等待 end第10頁(yè)/共27頁(yè)第十頁(yè)

11、，共28頁(yè)。交通燈開(kāi)啟時(shí)間(shjin)的任務(wù)task light;output color;input31:0 tics; begin repeat(tics) (posedge clock);/等待tics個(gè)時(shí)鐘的上升沿 color=off;/關(guān)燈 end endtask/產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖的always塊always begin #100 clock=0; #100 clock=1; endendmodule第11頁(yè)/共27頁(yè)第十一頁(yè)，共28頁(yè)。task總結(jié)1.任務(wù)的定義與引用都在一個(gè)module模塊內(nèi)部2.任務(wù)的定義與module的定義有些類似，同樣 需要進(jìn)行端口說(shuō)明與數(shù)據(jù)類型說(shuō)明。另外，任

12、 務(wù)定義的內(nèi)部沒(méi)有過(guò)程塊，但在塊語(yǔ)句中可以 包含定時(shí)控制(kngzh)部分。3.當(dāng)任務(wù)被引用時(shí)，任務(wù)被激活。4.一個(gè)任務(wù)可以調(diào)用別的任務(wù)或函數(shù)。第12頁(yè)/共27頁(yè)第十二頁(yè)，共28頁(yè)。數(shù)(hnsh)名；beginendendfunction第13頁(yè)/共27頁(yè)第十三頁(yè)，共28頁(yè)。返回值類型可以有三種(sn zhn)形式：(1) “msb:lsb”：這種形式說(shuō)明函數(shù)名所代表的返回?cái)?shù)據(jù)變量是一個(gè)多位的寄存器變量，它的位數(shù)由msb:lsb指定，比如如下函數(shù)定義語(yǔ)句：function 7:0 adder； 就定義了一個(gè)函數(shù)“adder”，它的函數(shù)名“adder”還代表著一個(gè)8位寬的寄存器變量，其最高位為第

13、7位，最低位為第0位。(2) “integer”：這種形式說(shuō)明函數(shù)名代表的返回變量是一個(gè)整數(shù)型變量。(3) “real”：這種形式說(shuō)明函數(shù)名代表的返回變量是一個(gè)實(shí)數(shù)型變量。第14頁(yè)/共27頁(yè)第十四頁(yè)，共28頁(yè)。函數(shù)的主要特性：函數(shù)定義中不能包含任何時(shí)序控制語(yǔ)句。函數(shù)至少有一個(gè)輸入，不能包含任何輸出或雙向端口。函數(shù)只返回一個(gè)數(shù)據(jù)，其缺省為reg類型(lixng)。傳送到函數(shù)的參數(shù)順序和函數(shù)輸入?yún)?shù)的說(shuō)明順序相同。函數(shù)在模塊（module)內(nèi)部定義。函數(shù)不能調(diào)用任務(wù)，但任務(wù)可以調(diào)用函數(shù)。雖然函數(shù)只返回單個(gè)值，但返回的值可以直接給信號(hào)連接賦值。這在需要有多個(gè)輸出時(shí)非常有效。 如： o1, o2, o

14、3, o4 = f_ or_ and (a, b, c, d, e);第15頁(yè)/共27頁(yè)第十五頁(yè)，共28頁(yè)。函數(shù)定義(dngy)function 7:0 getbyte ； /函數(shù)定義(dngy)結(jié)構(gòu)的開(kāi)頭，注意此行中不能出現(xiàn)端口名列表input 63:0 word； /說(shuō)明第一個(gè)輸入端口(輸入端口1)input 3:0 bytenum； /說(shuō)明第二個(gè)輸入端口(輸入端口2)integer bit； /局部變量說(shuō)明reg 7:0 temp； /局部變量說(shuō)明begin for (bit=0； bit=7； bit=bit+1)tempbit=word (bytenum-1)*8)+bit ; /第

15、一條行為語(yǔ)句getbyte = temp；/第二條行為語(yǔ)句：將結(jié)果賦值給函數(shù)名變量getbyteend endfunction / 函數(shù)定義(dngy)結(jié)束第16頁(yè)/共27頁(yè)第十六頁(yè)，共28頁(yè)。函數(shù)定義時(shí)必須注意：(1) 與任務(wù)一樣，函數(shù)定義結(jié)構(gòu)只能出現(xiàn)在模塊中，而不能出現(xiàn)在過(guò)程塊內(nèi)。(2) 函數(shù)至少必須有一個(gè)輸入端口。(3) 函數(shù)不能有任何類型的輸出端口(output端口)和雙向端口 (inout端口)。 (4) 在函數(shù)定義結(jié)構(gòu)中的行為語(yǔ)句部分內(nèi)不能出現(xiàn)任何類型的時(shí)間控制描述，也不允許使用disable終止語(yǔ)句。(5) 與任務(wù)定義一樣，函數(shù)定義結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能出現(xiàn)過(guò)程塊。(6) 在一個(gè)函數(shù)內(nèi)可以

16、對(duì)其它函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，但是(dnsh)函數(shù)不能調(diào)用其它任務(wù)。(7) 在第一行“function”語(yǔ)句中不能出現(xiàn)端口名列表。第17頁(yè)/共27頁(yè)第十七頁(yè)，共28頁(yè)。 函數(shù)的調(diào)用函數(shù)的調(diào)用 函數(shù)調(diào)用的格式如下：函數(shù)調(diào)用的格式如下： ( (1， 2， )m )； 其中，其中，m m個(gè)個(gè)“”與函數(shù)定義結(jié)構(gòu)中說(shuō)明的各個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)，與函數(shù)定義結(jié)構(gòu)中說(shuō)明的各個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)，它們代表著各個(gè)輸入端口的輸入數(shù)據(jù)。這些輸入表達(dá)式的排列順序及類型必須與它們代表著各個(gè)輸入端口的輸入數(shù)據(jù)。這些輸入表達(dá)式的排列順序及類型必須與各個(gè)輸入端口在函數(shù)定義結(jié)構(gòu)中的排列順序及類型保持各個(gè)輸入端口在函數(shù)定義結(jié)構(gòu)中的排列順序及類型

17、保持(boch)(boch)嚴(yán)格一致。嚴(yán)格一致。第18頁(yè)/共27頁(yè)第十八頁(yè)，共28頁(yè)。 在調(diào)用函數(shù)時(shí)必須注意如下兩點(diǎn)： (1) 函數(shù)的調(diào)用不能單獨(dú)作為一條語(yǔ)句出現(xiàn)，它只能作為一個(gè)操作數(shù)出現(xiàn)在調(diào)用語(yǔ)句內(nèi)。 例如，下面這條語(yǔ)句對(duì)前面所定義的函數(shù)“getbyte”進(jìn)行了調(diào)用： out = getbyte( input1，number)； 在這條調(diào)用語(yǔ)句中，函數(shù)調(diào)用部分(b fen)“getbyte( input1，number)”被看作是一個(gè)操作數(shù)，這個(gè)操作數(shù)的取值就是函數(shù)調(diào)用的返回值。在整個(gè)調(diào)用語(yǔ)句中，函數(shù)調(diào)用部分(b fen)是作為“賦值表達(dá)式”出現(xiàn)在整條過(guò)程賦值語(yǔ)句中的，函數(shù)調(diào)用部分(b fe

18、n)不能單獨(dú)地作為一條語(yǔ)句出現(xiàn)，這就是說(shuō)語(yǔ)句“getbyte(input1，number)；”是非法的。 (2) 函數(shù)調(diào)用既能出現(xiàn)在過(guò)程塊中，也能出現(xiàn)在assign連續(xù)賦值語(yǔ)句中。比如語(yǔ)句：wire7:0 net1；reg 63:0 input1； assign net1= getbyte( input1，3 )； 中的函數(shù)調(diào)用就出現(xiàn)在一條連續(xù)賦值語(yǔ)句內(nèi)，這條語(yǔ)句指定由函數(shù)調(diào)用返回值對(duì)8位連線型變量net1進(jìn)行連續(xù)驅(qū)動(dòng)。第19頁(yè)/共27頁(yè)第十九頁(yè)，共28頁(yè)。 函數(shù)(hnsh)的調(diào)用 module demo_function_call； reg7:0 call_output； reg63:0 i

19、nput1； reg3:0 input2； initial begin input1=64h123456789abcdef0； input2=3； call_output=getbyte(input1，input2)； /第一次調(diào)用 $display(after the first call，the returned value is : %b，call_output )； #100； $display(“second call，return value: %b ”,getbyte(input1,6) ); /第二次調(diào)用 end endmodule第20頁(yè)/共27頁(yè)第二十頁(yè)，共28頁(yè)。 上例模

20、塊中的initial過(guò)程塊對(duì)函數(shù)“getbyte”進(jìn)行了兩次調(diào)用： 函數(shù)getbyte的第一次調(diào)用是作為過(guò)程賦值語(yǔ)句“call_output=getbyte(input1，input2)；”右端的賦值表達(dá)式出現(xiàn)的，調(diào)用時(shí)的輸入表達(dá)式分別為兩個(gè)(lin )寄存器變量input1和input2，它們將與函數(shù)定義結(jié)構(gòu)中的第一個(gè)和第二個(gè)輸入端口相對(duì)應(yīng)，因此這兩個(gè)(lin )寄存器變量的取值將分別被傳遞給函數(shù)輸入端口“word”和“bytenum”。函數(shù)調(diào)用完成后，過(guò)程賦值語(yǔ)句中的“getbyte”將具有函數(shù)調(diào)用的返回值，這個(gè)返回值將作為“賦值表達(dá)式”參與對(duì)變量call_output進(jìn)行的過(guò)程賦值操作。

21、第21頁(yè)/共27頁(yè)第二十一頁(yè)，共28頁(yè)。階乘運(yùn)算函數(shù)module funct(clk, n, result, reset);output31:0 result;input3:0 n;input reset, clk;reg31:0 result;always (posedge clk) /在clk 的上升沿時(shí)執(zhí)行運(yùn)算begin if(!reset) result=0; /復(fù)位 else result = 2 * factorial(n); /調(diào)用factorial 函數(shù) endfunction31:0 factorial; /階乘運(yùn)算函數(shù)定義（注意無(wú)端口列表）input3:0 opa; /函數(shù)

22、只能定義輸入端，輸出端口為函數(shù)名本身reg3:0 i;beginfactorial = 1;for(i= 2; i = opa; i = i+1) /該句若要綜合通過(guò)(tnggu)，opa 應(yīng)賦具體的數(shù)值factorial = i* factorial; /階乘運(yùn)算endendfunctionendmodule第22頁(yè)/共27頁(yè)第二十二頁(yè)，共28頁(yè)。 對(duì)于子程序，如果滿足下述所有條件則可以用函數(shù)來(lái)完成： 1.在子程序中不含有延遲時(shí)序(sh x)或者控制結(jié)構(gòu) 2.子程序只有一個(gè)返回值 3.至少有一個(gè)輸入變量 4.沒(méi)有輸出或者雙向變量 5.不含有非阻塞賦值語(yǔ)句 函數(shù)歸納 1. 函數(shù)定義不能包含任何

23、定時(shí)控制語(yǔ)句。即任何用、或wait來(lái)標(biāo)識(shí)的語(yǔ)句 2. 函數(shù)必須至少有一個(gè)輸入，但絕不能含有任何輸出和總線口； 3. 一個(gè)函數(shù)只能返回一個(gè)值，該值的變量名與函數(shù)同名，數(shù)據(jù)類型默認(rèn)為reg類型。 4. 傳遞給函數(shù)的變量順序與函數(shù)輸入口聲明的順序相同。 5. 函數(shù)定義必須包含在模塊定義之內(nèi)。 6. 函數(shù)不能調(diào)用任務(wù)，但任務(wù)可以調(diào)用函數(shù)。 7. 函數(shù)使Verilog有更廣闊的適用范圍。第23頁(yè)/共27頁(yè)第二十三頁(yè)，共28頁(yè)。問(wèn)題函數(shù)與任務(wù)的共同點(diǎn)：1.任務(wù)和函數(shù)必須在模塊內(nèi)定義，其作用范圍僅適用于該模塊，可以在模塊內(nèi)多次調(diào)用。2.任務(wù)和函數(shù)中可以聲明局部變量，如寄存器，時(shí)間，整數(shù)，實(shí)數(shù)和事件，但是不能聲明線網(wǎng)類型的變量。3.任務(wù)和函數(shù)中只能使用行為級(jí)語(yǔ)句，但是不能包含always和initial塊，設(shè)計(jì)者可以在always和initial塊中調(diào)用任務(wù)和函數(shù)。函數(shù)與任務(wù)的不同點(diǎn)：(1)函數(shù)只能與主模塊共用同一個(gè)仿真時(shí)間單位，而任務(wù)可以定義自己的仿真時(shí)間單位 (2) 任務(wù)可以沒(méi)有輸入變量或有任意類型的I/O變量，而函數(shù)允許有輸入變量且至少有一個(gè)，輸出則由函數(shù)名自身?yè)?dān)當(dāng)(3) 函數(shù)還可以出現(xiàn)在連續(xù)賦值語(yǔ)句assign的右端表達(dá)式中(4) 函數(shù)調(diào)用通過(guò)(tnggu)函