零基礎(chǔ)學(xué)FPGA-Verilog語法下

9、關(guān)于任務(wù)和函數(shù)的小結(jié)，挑幾點重要的說一下吧

（1）任務(wù)具有多個輸入、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，而且至少要有一個輸入變量，而且在函數(shù)中不能使用延遲、事件和時序控制結(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，系統(tǒng)會自動的生成一個寄存器變量，函數(shù)的返回值通過這個寄存器返回到調(diào)用處。

（3）函數(shù)和任務(wù)都包含在設(shè)計層次中，可以通過層次名對他們實行調(diào)用。這句話什么意思啊？ 10、系統(tǒng)任務(wù) （1）$diplay和$write任務(wù) $display任務(wù)相當于C語言里的printf，用于輸出信息，他的基本格式$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)實寬度總是按照自動輸出格式進行調(diào)整的。因此，我們通常在%和表示進制的符號之間加一個0來確保總是用最少的位數(shù)來表示表達式的當前值。 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 所以在以后寫程序時，為了養(yǎng)成良好習(xí)慣，應(yīng)該注意加上0來保證代碼的可讀性。

如果輸出的列表中含有不定值或者高阻態(tài)時，要遵循下列情況

（1）如果按10進制輸出 如果輸出列表全部為不定值，則輸出為小寫x；

如果輸出列表部分為不定值，則輸出為大寫X；

如果輸出列表全部為高阻態(tài)，則輸出為小寫的z；

如果輸出列表部分為高阻態(tài)，則輸出為大寫的Z；

（2）如果按十六進制或者8進制輸出

那么十六進制對應(yīng)的四位或者8進制對應(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)果為大寫的Z或者X否則就輸出小寫的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，當啟動一個帶有一個或者多個的$monitor任務(wù)時，仿真器則創(chuàng)立一個仿真機制，使得每當參數(shù)列表中的表達式或值發(fā)生變化時，整個參數(shù)列表中的變量或者表達式的值都將輸出顯示，如果在同一時刻，兩個或者多個參數(shù)的值發(fā)生變化，則在這時刻只輸出顯示一次，但在$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式的值同時發(fā)生變化的時刻可以通過標明同一時刻的多行輸出來顯示。例如

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

（3）時間度量系統(tǒng)函數(shù)$time 在verilog hdl語法中有兩種時間度量系統(tǒng)函數(shù)，分別是$time和$realtime，用這兩個系統(tǒng)函數(shù)可以得到當前的仿真時刻。$time可以返回一個64位的值來記錄當前的仿真時刻。 （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)束仿真過程。格式是 $finish或者$finish（1）;如果不帶參數(shù)，則默認參數(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 輸出當前仿真時刻和位置

2 輸出當前仿真時刻、位置和在仿真過程中所用memory及CPU時間的統(tǒng)計。

（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)境下給出一個交互式的命令操作符，將控制權(quán)交給用戶。這個任務(wù)可以帶有參數(shù)表達式，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

這個系統(tǒng)函數(shù)提供了一個產(chǎn)生隨機數(shù)的手段，當函數(shù)被占用時返回一個32位的隨機數(shù)，它是一個帶符號的整形數(shù)。

下面是一個產(chǎn)生隨機數(shù)的例子

reg［23:0］ rand;

rand=$random %60;

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

下面的例子通過并位產(chǎn)生一個值在0—59之間的隨機數(shù)

reg［23:0 rand］;

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

下面是個產(chǎn)生隨機脈沖序列的例子

（6）關(guān)于編譯預(yù)處理 編譯預(yù)處理這部分和C語言差不多，主要用到的是`define、`include、和時間尺度`timescale `define 就是宏定義，在C語言了用的也比較多，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8位寄存器時用宏定義 `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時加個 `，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，這樣改一個就可以改變所有的，給程序員帶來了方便。 對于`include，C語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。 對于`timescale，就是一個時間尺度，C語言里面沒有，這里說一下。 `timescale 包括兩部分，一部分是時間單位，一部分是時間精度，下面舉個例子

在這個例子中，時間單位是10ns，時間精度是1ns，這里d=1.55，也就是說d等于1.55乘10納秒，也就是15.5納秒，再看時間精度是一納秒，四舍五入就是16納秒，所以在16納秒時，set置零，32納秒時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$monitor是連續(xù)監(jiān)視數(shù)據(jù)的變化，因而往往只要在測試模塊的initial塊中調(diào)用一次就可以監(jiān)控被測模塊中所有感興趣的信號不需要，也不能在always塊中調(diào)用$monitor.

（3）、$time常在$monitor中作時間標記

（4）、$stop 和 $finish 常用在測試模塊的initial塊中，配合時間延遲用來控制仿真的持續(xù)時間。

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

（6）、$readman在編寫測試程序時很有用，可以用來生成給定的復(fù)雜數(shù)據(jù)流。復(fù)雜數(shù)據(jù)可以用C語言產(chǎn)生，存在文件中。用$readman取出存入存儲器，再按節(jié)拍輸出這在驗證算法邏輯電路中特別有用。

（7）、在用`timescale時要注意當多個帶不同`timescale定義的模塊包含在一起時，只有最后一個才起作用，所以屬于一個項目，但`timescale定義不同的多個模塊最好分開編譯，以免把時間單位搞混。

（8）、宏定義字符串和include引用時，不要忘記用“`”這個標號。

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