揭秘Verilog行为级描述之always的神秘面纱，轻松掌握逻辑综合核心秘诀

2023-04-28 11:45:27

Verilog 中的 always 语句：数字电路设计的灵魂引擎

简介

在广阔的数字电路设计领域，Verilog 语言无疑是当之无愧的明星。它凭借其简洁的语法和强大的建模能力，赋予设计师轻松描绘复杂数字系统运作原理的能力。而在这个神奇的语言世界中，always 这个关键词绝对是绕不开的主角。

always 语句：逻辑综合的基石

always 语句在 Verilog 中的地位举足轻重，堪称逻辑综合的基石。所谓逻辑综合，就是将人类可读的 Verilog 代码转换为机器可执行的逻辑门电路，而 always 正是这个转换过程中的关键环节。它能够准确数字电路在不同条件下的行为，让综合工具能够根据这些自动生成最优化的电路结构。

always 语句的语法

always 语句的语法结构并不复杂，但想要真正掌握它的精髓，却需要对数字电路设计有深入的理解和扎实的实践经验。其基本语法结构为：

always @ (posedge clk or negedge rst) begin
  // 你的代码
end

在这个结构中，always 后跟着一个触发事件列表，表示当这些事件发生时，always 块中的代码将被执行。最常见的触发事件是时钟上升沿（posedge clk ）和复位信号下降沿（negedge rst ），它们分别用于驱动数字电路的时序行为和复位操作。

always 语句中的代码

在 always 块中，你可以自由地编写 Verilog 代码，来描述数字电路的具体功能。你可以定义变量、运算符、条件语句和循环语句，就像在写一个普通的程序一样。不过，需要注意的是，always 块中的代码是无限循环的，这意味着它会一直执行下去，直到电路关机或复位。

因此，在编写 always 块代码时，一定要注意以下几点：

避免无限循环：在 always 块中，不要写死循环或递归调用，否则会导致电路陷入死循环，无法正常工作。
谨慎使用赋值语句：always 块中的赋值语句会直接改变变量的值，因此一定要谨慎使用，避免出现意外的结果。
注意触发事件：always 块的触发事件必须是确定的，否则会导致电路行为不稳定。

always 语句的应用

掌握了 always 语句的用法，你就可以轻松地描述数字电路的时序行为，并将其转换为逻辑门电路。在实际设计中，always 块通常用于实现各种各样的数字电路功能，如寄存器、计数器、状态机等等。

举例：时钟分频电路

下面是一个简单的时钟分频电路的 Verilog 代码示例：

module ClockDivider(input clk, output clk_out);

  reg [3:0] count;

  always @ (posedge clk) begin
    if (count == 4'd15) begin
      count <= 4'd0;
      clk_out <= ~clk_out;
    end else begin
      count <= count + 4'd1;
    end
  end

endmodule