淺談Verilog中wire和reg變量類(lèi)型的區(qū)別

wire 和reg是Verilog程序里的常見(jiàn)的兩種變量類(lèi)型，他們都是構(gòu)成verilog程序邏輯最基本的元素。正確掌握兩者的使用方法是寫(xiě)好verilog程序的前提。但同時(shí)，因?yàn)樗麄冊(cè)诖蠖鄶?shù)編程語(yǔ)言中不存在，很多新接觸verilog語(yǔ)言的人并不能很清楚的區(qū)別兩種變量的不同之處。這里簡(jiǎn)單對(duì)他們做一個(gè)比較，方便在編程時(shí)區(qū)別使用。

功能和狀態(tài)

Wire主要起信號(hào)間連接作用，用以構(gòu)成信號(hào)的傳遞或者形成組合邏輯。因?yàn)闆](méi)有時(shí)序限定，wire的賦值語(yǔ)句通常和其他block語(yǔ)句并行執(zhí)行。

Wire不保存狀態(tài)，它的值可以隨時(shí)改變，不受時(shí)鐘信號(hào)限制。

除了可以在module內(nèi)聲明，所有module的input 和output默認(rèn)都是wire型的。

Reg是寄存器的抽象表達(dá)，作用類(lèi)似通常編程語(yǔ)言中的變量，可以?xún)?chǔ)存數(shù)值，作為參與表達(dá)式的運(yùn)算，通常負(fù)責(zé)時(shí)序邏輯，以串行方式執(zhí)行。

Reg可以保存輸出狀態(tài)。狀態(tài)改變通常在下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)邊沿翻轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行。

賦值方式

Wire有兩種賦值方式

1.在定義變量時(shí)賦初值，方式是用=。如果之后沒(méi)有再做賦值，初值會(huì)一直保留，（是否可以給邏輯？）

wire wire_a = 1’b0;

2.用assign語(yǔ)句賦值，等式右邊可以是wire，reg，一個(gè)常量或者是邏輯運(yùn)算

Wire wire_a;
Wire wire_b;
Wire wire_c;
Reg reg_a;
assign wire_b = wire_a;
assign wire_c =reg_a;
assign wire_d =wire_b & wire_c;

如果不賦值，wire的默認(rèn)狀態(tài)是高阻態(tài)，即z。

對(duì)reg的使用通常需要有觸發(fā)條件，在always的block下進(jìn)行。觸發(fā)條件可以是時(shí)鐘信號(hào)上升沿。賦值語(yǔ)句可以是=或者

Wire wire_a;
Wire wire_b;
Reg reg_a;
Reg reg_b;
Always @( posedge clk)
Begin
Reg_b =reg_a;
Reg_c = wire_a | wire_b;
end

Reg在聲明時(shí)候不賦初值。未賦值的reg變量處于不定態(tài)，即x。

使用方式

在引用一個(gè)module時(shí)，輸入端口可以是wire型，也可以reg型。這里可以把對(duì)input的賦值看作一個(gè)assign語(yǔ)句，使用的變量相當(dāng)于等號(hào)右邊的變量，所以?xún)烧叨伎梢浴?/p>

而對(duì)于輸出端口，必須使用reg型，而不能是wire型。同樣用assign的角度考慮，module的輸出在等號(hào)右邊，而使用的變量成了等號(hào)左邊，assign語(yǔ)句等號(hào)左邊只能是wire型。

位寬

這是個(gè)使用注意事項(xiàng)。所有的wire和reg在聲明時(shí)如果不做特殊聲明，只有1位。這個(gè)對(duì)于熟悉其他編程語(yǔ)言的人是一個(gè)容易犯錯(cuò)的地方。

執(zhí)行

wire wire_a = 4’he;

語(yǔ)句最后得到的wire_a是0x1,而不是0xe。因?yàn)閣ire_a只取了0xe的最低位的值而省略掉了其他值。所以正確的語(yǔ)句應(yīng)該是

wire[3:0] wire_a = 4’he;

這樣wire_a輸出的結(jié)果才是一個(gè)0xe。

小結(jié)

這篇文章從功能，變量狀態(tài)，賦值方式，使用方式等角度討論了wire和reg變量類(lèi)型的區(qū)別。并且給出了一個(gè)在verilog中常見(jiàn)的使用錯(cuò)誤及解決方法。