verilog HDL中wire和reg类型的区别

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基本概念的差别

wire型数据常用来表示以assign关键字指定的组合逻辑信号,模块的输入输出端口类型都默认为wire型,wire相当于物理连线,默认初始值是z。

reg型表示的寄存器类型,用于always模块内被赋值的信号,必须定义为reg型,代表触发器,常用于时序逻辑电路,reg相当于存储单元,默认初始值是x。

 

在赋值语句中的差别

        在连续赋值语句中,表达式右侧的计算结果可以立即更新表达式的左侧。在理解上,相当于一个逻辑之后直接连了一条线,这个逻辑对应于表达式的右侧,而这条线就对应于wire。

        在过程赋值语句中,表达式右侧的计算结果在某种条件的触发下放到一个变量当中,而这个变量可以声明成reg类型。根据触发条件的不同,过程赋值语句可以建模不同的硬件结构:如果这个条件是时钟的上升沿或下降沿,那么这个硬件模型就是一个触发器;如果这个条件是某一信号的高电平或低电平,那么这个硬件模型就是一个锁存器;如果这个条件是赋值语句右侧任意操作数的变化,那么这个硬件模型就是一个组合逻辑。

总而言之,wire只能被assign连续赋值,reg只能在initial和always中赋值

 

端口信号和内部信号的差别

信号可以分为端口信号和内部信号。出现在端口列表中的信号是端口信号,其它的信号为内部信号。

对于端口信号,一旦定义位input或者output端口,默认就定义成了wire类型,输入端口只能是net类型(wire/tri)。输出端口可以是net类型,也可以是reg类型。若输出端口在过程块中赋值则为register类型;若在过程块外赋值(包括实例化语句),则为net类型。

内部信号类型与输出端口相同,可以是net或reg类型。判断方法也与输出端口相同。若在过程块中赋值,则为reg类型;若在过程块外如assign赋值,则为net类型。

若信号既需要在过程块中赋值,又需要在过程块外赋值。这种情况是有可能出现的,如决断信号。这时需要一个中间信号转换。

inout是一个双向端口, inout端口不能声明为reg类型,只能是wire类型。

verilog HDL中wire和reg类型的区别

 

 


参考代码解析

  1.  
    module net_reg(
  2.  
    //input
  3.  
    A1,A2,A3,A4,A5,CLK,
  4.  
    //output
  5.  
    E1,E2,E3,E4,E5
  6.  
    );
  7.  
     
  8.  
    //端口信号
  9.  
    //1、输入端口定义,默认定义为wire类型,省略声明为wire A1,A2,A3;
  10.  
    input A1;
  11.  
    input A2;
  12.  
    input A3;
  13.  
    input [1:0]A4;
  14.  
    input A5;
  15.  
    input CLK;
  16.  
     
  17.  
     
  18.  
    //2、输出端口定义,默认定义为wire类型,省略声明为wire E1,E2,E3;
  19.  
    output E1;
  20.  
    output E2;
  21.  
    output E3;
  22.  
    output [9:0]E4;
  23.  
    output reg E5;
  24.  
    reg E2;
  25.  
    reg E3;
  26.  
    reg [9:0]E4;
  27.  
     
  28.  
    //内部信号:过程块中赋值,则为reg类型;若在过程块外如assign赋值,则为net类型。
  29.  
    reg [9:0]in_var1;
  30.  
    reg [5:0]in_var2;
  31.  
    reg [3:0]cc;
  32.  
     
  33.  
     
  34.  
    initial begin //E3 在initial块中赋值,需要定义为reg
  35.  
    E3 = A3;
  36.  
    end
  37.  
     
  38.  
    assign E1 = A1; // 连续赋值语句中被赋值,定义为wire
  39.  
     
  40.  
    always @ (A1,A2,A3,A4)begin
  41.  
    E2 = A2; //E2在always过程块中被赋值,定义为reg类型
  42.  
    if(A3 == 0)
  43.  
    E3 = A3; //E3在always过程块中被赋值,定义为reg类型
  44.  
    if(A4 == 2‘d0)begin
  45.  
    in_var1 = 10‘d0;
  46.  
    in_var2 = 6‘d36;
  47.  
    E4 = in_var1;
  48.  
    E4 = in_var2;
  49.  
    end
  50.  
    end
  51.  
     
  52.  
    always @ (posedge CLK)begin
  53.  
    if(A5 == 0)begin
  54.  
    E5 <= 0;
  55.  
    cc <= 4‘d0;
  56.  
    end
  57.  
    else begin
  58.  
    E5 <= A5;
  59.  
    cc <= cc + 1‘b1;
  60.  
    end
  61.  
    end
  62.  
     
  63.  
    endmodule

【注意】

虽然E2定义在了过程赋值语句中,但是这个条件是赋值语句右侧任意操作数的变化,那么这个硬件模型就是一个组合逻辑。

虽然E3定义在了过程赋值语句中,但是这个条件是某一信号的高电平或低电平,那么这个硬件模型就是一个锁存器;

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