SystemVerilog中的聯(lián)合(union)介紹

基本聯(lián)合

在 SystemVerilog 中，聯(lián)合只是信號(hào)，可通過不同名稱和縱橫比來加以引用。

其工作方式為通過 typedef 來聲明聯(lián)合，并提供不同標(biāo)識(shí)符用于引用此聯(lián)合。這些標(biāo)識(shí)符稱為“字段”。

例如：

此類型的位寬為 4 位，可作為“a”或“b”來引用。

此外，代碼最后一行創(chuàng)建了一個(gè)新信號(hào)，名稱為“my_union”且類型為“union_type”。

其使用語法為“.”。

例如：

在 Vivado 中運(yùn)行此代碼時(shí)，原理圖如下所示：

圖 1：基本聯(lián)合

請(qǐng)注意，my_union 位寬仍僅為 4 位，而以“a”或“b”來引用它的兩項(xiàng)分配均采用相同邏輯。針對(duì) my_union 的分配使用的是“a”，而此聯(lián)合的讀取結(jié)果針對(duì) out1 和 out2 則分別使用“a”和“b”。

聯(lián)合分兩種類型：打包 (packed) 和解包 (unpacked)。在上述示例中，我們指定的是打包聯(lián)合。默認(rèn)情況下，如果不指定類型，編譯器將假定它采用解包聯(lián)合。

打包聯(lián)合與解包聯(lián)合的差別在于，在打包聯(lián)合中，其中所有標(biāo)識(shí)符都必須采用打包類型，并且大小必須相同。

在上述示例中，“a”和“b”位寬均為 4 位。但如果其中之一為 4 位，而另一個(gè)為 2 位，則該工具中將生成錯(cuò)誤。而在解包聯(lián)合中，標(biāo)識(shí)符可采用解包類型并且大小無需相同。

因此，在上述 4 位和 2 位聯(lián)合示例中，刪除“packed”語句將使該工具能夠?qū)?RTL 進(jìn)行完整審查。

總而言之，打包聯(lián)合在綜合工具中所受支持更為廣泛，并且更便于概念化。對(duì)于本文中的前幾個(gè)聯(lián)合示例，我們使用的是打包聯(lián)合，但從此處開始直至文末，我們將展示解包聯(lián)合示例。

含多維字段的聯(lián)合

上述示例只是簡(jiǎn)單演示了聯(lián)合的作用。讓我們來看下較為復(fù)雜的聯(lián)合示例：

同上，首先對(duì)聯(lián)合進(jìn)行聲明，并創(chuàng)建類型為“union_type”的信號(hào)。差別在于，字段“a”位寬為 4 位，另一個(gè)字段“b”位寬同樣為 4 位，但后者排列為 2 個(gè) 2 位矢量。由于這兩個(gè)字段大小相同，并且字段“b”使用的是打包類型，因此這是一個(gè)合法的打包聯(lián)合。

其結(jié)構(gòu)如下所示：

圖 2：含多維陣列的聯(lián)合

為此結(jié)構(gòu)分配的 RTL 如下所示：

原理圖如下所示：

圖 3：多維聯(lián)合的原理圖

含結(jié)構(gòu)的聯(lián)合

聯(lián)合還可配合結(jié)構(gòu)一起使用。就像所有打包聯(lián)合一樣，結(jié)構(gòu)大小必須與聯(lián)合中的任何其他類型的大小相同。

例如：

此 RTL 介紹的聯(lián)合包含 2 個(gè)位寬均為 10 位的字段。第一個(gè)字段為名為“data”且位寬為 10 位的矢量。第二個(gè)字段采用包含 5 個(gè)字段的結(jié)構(gòu)，這些字段的大小總和同樣為 10 位。

為此創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)如下所示：

圖 4：含結(jié)構(gòu)的聯(lián)合

由于當(dāng)前聯(lián)合中包含結(jié)構(gòu)，因此其正確的引用方式是引用聯(lián)合中的結(jié)構(gòu)：

解包聯(lián)合

如果聯(lián)合中的字段大小不同，或者如果聯(lián)合中的字段本身使用的類型為解包類型，那么此類聯(lián)合需聲明為解包聯(lián)合。

對(duì)于前一種情況，如果指定的聯(lián)合包含不同大小的字段，那么該聯(lián)合本身大小將設(shè)置為最大字段的大小。 示例 RTL：

這樣即可創(chuàng)建如下所示結(jié)構(gòu)：

圖 5：含不同大小字段的解包聯(lián)合

含結(jié)構(gòu)的解包聯(lián)合

與打包聯(lián)合相同，解包聯(lián)合同樣可以使用結(jié)構(gòu)。

以上示例將創(chuàng)建一個(gè)含兩個(gè)字段的聯(lián)合。其中一個(gè)字段為位寬 8 位的矢量“b1”，另一個(gè)字段為位寬 5 位的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)由一個(gè)位寬 4 位的矢量 a1 和一個(gè)位寬 1 位的矢量 a2 組成。

此聯(lián)合將作為位寬 8 位的矢量來創(chuàng)建，如下所示：

圖 6：含結(jié)構(gòu)的解包聯(lián)合

同上，由于聯(lián)合中包含結(jié)構(gòu)，因此需按如下方式來引用信號(hào)：

審核編輯：劉清