数据类型

在Verilog中,所有数据类型都是 4 值的,即可以表示 0、1、X 和 Z。但是,在 test benches 的中,不需要这些4态变量。例如,要计算数据包的数量,我们需要一个 2 值变量。因此,System Verilog 引入了一类新的 2 值变量,即 0 和 1。

data_type

数据类型列表#

序号数据类型
1.4值类型
2.2值类型
3.数组
4.字符串
5.结构体和联合体
6.枚举
7.自定义类型

有符号和无符号数字#

无符号数:无符号数的符号不使用任何标志,即无符号数只能存储正数。
无符号二进制数的范围从 0 到 ((2^n) - 1),n 表示位数。

有符号数:通过有符号数中的符号标志来区分正值和负值。有符号位的零有两种可能表示形式(正 (0) 和负 (1))。
有符号二进制数的范围从 -2^(n-1)2^(n-1)-1,n表示位数。

有符号二进制数在计算机系统中,一般用补码来表示:

有符号二进制数的补码

  1. 正数的补码:与原码相同。 例如,+9的补码是00001001。
  2. 负数的补码:符号位为1,其余位为该数绝对值的原码按位取反;然后整个数加1。 例如,-7的补码:因为是负数,则符号位为“1”,整个为10000111;其余7位为-7的绝对值+7的原码 0000111按位取反为1111000;再加1,所以-7的补码是11111001。

已知一个数的补码,求原码:

  1. 如果补码的符号位为“0”,表示是一个正数,所以补码就是该数的原码。
  2. 如果补码的符号位为“1”,表示是一个负数,求原码的操作可以是:符号位为1,其余各位取反,然后再整个数加1

有符号数和无符号数的示例

考虑 3 位,即 n =3,

  • 无符号范围
    0 到 (2^(n) - 1),即 0 到 7
无符号位二进制数十进制值
0000
0011
0102
0113
1004
1015
1106
1117
  • 有符号范围
    -2^(n-1) 到 2^(n-1)-1,即 -4 到 3
有符号位二进制数十进制数
0000
0011
0102
0113
100-4
101-3
110-2
111-1

在上面的例子中,最高位为符号位,最高位为 0 表示正,1 则表示负。
对于上面的 100,1 是符号位,表示负。先对 00 取反得到 11,然后加 1 得到 100,即 4。所以有符号数 100 是 -4。


4 值数据类型列表#

序号数据类型2值/4值有符号/无符号
1.reg4>=1unsigned
2.wire4>=1unsigned
3.logic4>=1unsigned
4.integer432signed
5.time464unsigned
6.real464unsigned

4 值#

下面的表格列代表 4 种不同的状态。

状态描述
0状态 0
1状态 1
x or X未知状态 (与 reg 有关)
z or Z高阻态 (与 wire 有关)

1. reg#

reg 变量用于对锁存器、触发器和存储器等存储元件进行建模,它存储一个值并用于程序赋值。 reg 的默认值为 x

语法 :

reg variable_name;


2. wire#

连线是一种 Verilog 数据类型,用于连接元件以及连接由单个门或连续分配驱动的网络。导线的默认值为 z

语法 :

wire variable_name;


3. tri#

tri 类型可用于多个 driver 驱动一个 net 的情况。


4. Logic#

Logic 类型是 4 值类型,可以取值 0、1、x 和 z。Logic 类型,可以用来代替 wire 和 reg,因为 wire 数据类型没有多个 driver。
默认情况下 Logic 类型是无符号的,其初始值为 x。z。Logic 类型可以在过程块和连续赋值语句中驱动。

语法 :

logic variable_name;

示例:

logic [2:0] logic_data_type;


5. integer#

整数是 4 态数据类型,整数可以是 0,1,x 和 z,表示 32 位有符号数。整数的默认值为 x。整数可以保存范围从 -2^31 到 (2^31)-1 的值。

语法 :

integer variable_name;

示例:

integer integer_data;


5. time#

time 是用于模拟时间测量的特殊数据类型。它是 4 值类型,表示 64 位无符号整数,可以与 $time 系统函数结合使用来保存当前的仿真时间。

语法 :

time variable_name;

示例:

time time_data;
time_data = $time;


6. real#

以 64 位实数实现的实数数据类型。实数可以用十进制记数法 (4.43) 或科学记数法 (42e8) 指定。 real 数据类型的默认值为 0。

语法 :

real variable_name;

示例:

real real_data;
real_data = 4.43;


2 值数据类型列表#

序号数据类型2值/4值有符号/无符号
1.bit2>=1unsigned
2.byte28signed
3.shortint216signed
4.int232signed
5.longint264signed

1. bit#

bit 可以是 0 或 1,代表单个位。bit 数据类型的默认值为 0。

语法 :

bit variable_name;

示例:

bit single_data;
bit [3:0] multi_bit_data;


2. byte#

byte 可以是 0 或 1,表示 8 位有符号整数。byte 的默认值为0。

语法 :

byte variable_name;

示例:

byte byte_data;


3. shortint#

shortint 可以是 0 或 1,表示 16 位有符号整数。 shortint 的默认值为 0。

语法 :

shortint variable_name;

示例:

shortint shortint_data;


4. int#

int 可以是 0 或 1,表示 32 位有符号整数。 int 的默认值是 0。

语法 :

int variable_name;

示例:

int int_data;


5. longint#

longint 可以是 0 或 1,表示 64 位有符号整数。 longint 的默认值为 0。

语法 :

longint variable_name;

示例:

longint longint_data;


数据类型转换#

转换意味着将一种数据类型转换为另一种数据类型。 转换有两种类型:

  • 静态转换
  • 动态转换

静态转换 : 转换发生在编译时。因此,不会出现任何运行时错误。静态转换仅适用于固定数据类型。它不适用于面向对象的编程概念。

语法 :

data_type'(variable or expression or value);

动态转换 : 转换发生在运行时。如果转换无效,则会报告错误。动态转换用于将分配的值转换为通常无效的变量。 $cast 是系统方法。 $cast 可以是函数或任务。

语法 :

$cast(destination_variable, source_expression_or_variable);

静态转换#

1. integer to int#

示例:

int_data = int'(integer_data);

2. shortint to int and longint#

示例:

int_data = int'(shortint_data);
longint_data = longint'(shortint_data);

3. int to longint#

示例:

longint_data = longint'(int_data);

4. real to int#

示例:

int_data = int'(real_data);

5. real to time#

示例:

time_data = time'(real_data);

6. logic to byte#

示例:

byte_data = byte'(logic_data);

7. bit to byte#

示例:

byte_data = byte'(bit_data);


枚举 enum#

枚举数据类型定义一组命名值。

语法 :

enum enum_base_type(optional) {
<enum_name_declaration> = constant_expr(optional)...
}<enum_type_identifier>;

示例:

enum {MONDAY,
TUESDAY,
WEDNESDAY,
THURSDAY,
FRIDAY,
SATURDAY,
SUNDAY
} days;

  • 除非指定为其他类型,否则枚举类型存储为“int”类型。
  • 此类型会自动为列表中的每个名称赋予唯一值。
  • 值默认为“int”类型,从 0 开始,然后递增 1。
  • 如果没有为名称指定值,它将获取列表中前一个名称的值并加 1。

枚举函数:

序号函数描述
1first()返回枚举的第一个成员的值
2last()返回枚举最后一个成员的值
3next()返回枚举的下一个成员的值
4prev()返回枚举中前一个成员的值
5num()返回给定枚举中的元素数量
6name()返回给定枚举值的字符串表示形式

typedef 枚举数据类型#

在 typedef 中可以给出类型名称,以便可以在许多地方使用相同的类型。在 typedef 中可以给出类型名称,以便可以在许多地方使用相同的类型。

语法 :

typedef enum enum_base_type(optional) {
<enum_name_declaration> = constant_expr(optional)...
} <enum_type_identifier>;

示例:

typedef enum {MONDAY,
TUESDAY,
WEDNESDAY,
THURSDAY,
FRIDAY,
SATURDAY,
SUNDAY } week_e;
week_e day;


String#

字符串类型是可变长度的有序字符集合。字符串的长度是集合中字符的数量。

语法:

string variable_name =initial_value;

示例::

string str = "Manipal";

  • 字符串的内存空间是动态分配的。
  • 字符串变量的索引应从 0 到 N–1(其中 N 是字符串的长度)进行编号,以便索引 0 是字符串的第一个(最左边)字符,索引 N–1 是最后一个(最右边)字符字符串的。
  • 未初始化或空字符串用特殊值 "" 表示。空字符串的长度为 0。

字符串运算符列表

操作操作符描述
等于str1==str2如果两个字符串相等则返回 1,否则返回 0
不等str1!=str2如果两个字符串不相等则返回 1,如果相等则返回 0
比较str1 < str2, str1 <= str2, str1 > str2, str1 >= str2如果相应条件为 true,则返回 1;如果为 false,则返回 0
级联{str1, str2, …, strN}所有字符串将连接成一个结果字符串
复制{N{str}}将字符串复制 N 次
索引str[index]返回一个字节,即给定索引处的 ASCII 代码。如果给定索引超出范围,则返回 0

字符串函数一览表

函数描述
str.len()返回字符串的长度。
str.putc()修改字符串的一个字符
str.getc()返回一个字符。
str.tolower()返回字符串的小写字母。
str.toupper()返回字符串的大写字母。
str.compare(s)以 ascii 值形式返回字符串比较结果。
str.icompare(s)以 ascii 值的形式返回不区分大小写的字符串比较结果。
str.substr(i,j)返回主字符串的子字符串。