Design Logic Online

Pagmaster ng Verilog case Statement: Sintaks, Mga Halimbawa, at Pinakamahusay na Kasanayan

Mga istruktura ng kontrol at kondisyonal na sangay
佐川 直弘 | Naohiro Sagawa
By 佐川 直弘 | Naohiro Sagawa (運営者)
※記事内に広告を含みます。Amazonアソシエイトとして適格販売により収入を得ています。
目次

1. Panimula

Ang Verilog ay isa sa mga Hardware Description Languages (HDL) na malawakang ginagamit para sa disenyo ng digital na circuit. Sa mga tampok nito, ang case statement ay isang mahalagang konstruksyon para sa epektibong paglalarawan ng conditional branching. Ito ay lalo na karaniwan sa disenyo ng state machines (FSMs) at mga multiplexer. Sa artikulong ito, tatalakayin natin ang mga batayan, mga advanced na gamit, at mga pinakamahusay na praktis para sa case statement ng Verilog. Kasama ang mga praktikal na halimbawa ng code na ipinaliwanag hakbang-hakbang, kahit ang mga baguhan ay madaling makasunod, kaya siguraduhing basahin hanggang sa dulo.

2. Pangunahing Sintaks ng Verilog case Statement

Ano ang case Statement?

Ang Verilog case statement ay isang konstruksyon na nagpapatupad ng iba’t ibang operasyon batay sa ibinigay na kondisyon (selector). Gumagana ito katulad ng switch-case statement sa C, ngunit may ilang mahahalagang pagkakaiba. Ang pangunahing sintaks ay ang mga sumusunod:
case (expression)
    condition1: statement1;
    condition2: statement2;
    condition3: statement3;
    default: statement4;  // Executes if no condition matches
endcase

Pangunahing Paggamit ng case

Ang sumusunod na halimbawa ay nagpapakita ng simpleng case statement na nag-aasayn ng iba’t ibang signal sa out depende sa 2-bit na input na sel:
module case_example(input [1:0] sel, output reg [3:0] out);
    always @(*) begin
        case (sel)
            2'b00: out = 4'b0001;
            2'b01: out = 4'b0010;
            2'b10: out = 4'b0100;
            2'b11: out = 4'b1000;
            default: out = 4'b0000;  // Default value for safety
        endcase
    end
endmodule
Dito, ang out ay kumukuha ng iba’t ibang halaga depende sa sel. Sa pamamagitan ng pag-include ng default case, ang mga hindi inaasahang input ay ligtas na napoproseso.

Mga Pagkakaiba sa pagitan ng case, casex, at casez

Nagbibigay ang Verilog ng pinalawak na anyo ng case: casex at casez. Ang mga ito ay gumagana tulad ng mga wildcard, na nagpapahintulot na balewalain ang ilang mga bit.
SyntaxCharacteristics
caseNangangailangan ng eksaktong tugma (default na pag-uugali)
casexBinabalewala ang X (hindi alam) at Z (mataas na impedance) na mga halaga
casezBinabalewala lamang ang Z na mga halaga
Halimbawa gamit ang casez:
casez (sel)
    2'b1?: out = 4'b1111; // Matches if the MSB is 1
    2'b01: out = 4'b0001;
    default: out = 4'b0000;
endcase
Dito, ang 1? ay nangangahulugang basta ang pinaka-mataas na bit ay 1, ito ay tumutugma kahit ano pa ang mababang bit.

3. Praktikal na Halimbawa ng case

Pangunahing Conditional Branching

Ang sumusunod na halimbawa ay nagpapakita ng simpleng CPU decoder na nagpapatupad ng iba’t ibang operasyon depende sa halaga ng 8-bit na opcode:
module decoder(input [7:0] opcode, output reg [3:0] control_signal);
    always @(*) begin
        case (opcode)
            8'h00: control_signal = 4'b0001; // NOP
            8'h01: control_signal = 4'b0010; // ADD
            8'h02: control_signal = 4'b0100; // SUB
            default: control_signal = 4'b0000; // Undefined instruction
        endcase
    end
endmodule

Paggamit ng case sa State Machines

Ang case statement ay malawakang ginagamit sa FSMs (Finite State Machines):
typedef enum reg [1:0] {IDLE, RUN, STOP} state_t;
state_t current_state, next_state;

always @(posedge clk) begin
    if (reset)
        current_state <= IDLE;
    else
        current_state <= next_state;
end

always @(*) begin
    case (current_state)
        IDLE: next_state = RUN;
        RUN:  next_state = STOP;
        STOP: next_state = IDLE;
        default: next_state = IDLE;
    endcase
end
Ito ay nag-iimplementa ng 3-state na FSM. Para sa mga circuit na nangangailangan ng pamamahala ng estado, ang case ay nagpapalinaw ng lohika.

4. Mga Pinakamahusay na Praktis at Paalala

Kapag gumagamit ng case statement sa Verilog, tandaan ang mga sumusunod na punto:

1. Laging Isama ang default Case

Mahalaga na saklawin ang lahat ng posibleng input Sa FPGA o ASIC synthesis, ang hindi pagsama ng default ay maaaring magdulot ng di-inaasahang pagbuo ng latch.

2. Gamitin ang casex at casez nang Maingat

Maaaring mag-match ng hindi inaasahang signal ang mga konstruktong ito. Laging simbulahin nang lubusan kapag ginagamit ang mga ito.
casez (sel)
    2'b1?: out = 4'b1111; // Matches if MSB = 1
    2'b01: out = 4'b0001;
    default: out = 4'b0000;
endcase

3. Huwag Masyadong Gamitin ang case

Para sa maliliit na conditional branches, maaaring mas intuitibo at nababasa ang if-else. Gamitin ang case pangunahing kapag maraming pagpipilian ang kailangang pangasiwaan.

5. Konklusyon

Sa artikulong ito, tinalakay namin ang mga sumusunod tungkol sa Verilog case statement: ✅ Pangunahing syntax at pag-uugali ✅ Mga pagkakaiba sa pagitan ng case, casex, at casez ✅ Praktikal na paggamit (conditional branching, FSMs) ✅ Mahahalagang babala at pinakamahusay na kasanayan Sa pamamagitan ng tamang paggamitcase` statement sa Verilog, maaari mong pahusayin ang nababasa at maiwasan ang mga error sa disenyo. Ilapat ang mga konseptong ito sa iyong mga susunod na disenyo!

Ano ang Susunod na Matutunan sa Verilog

Kapag naunawaan mo na ang case statement, ang susunod na hakbang ay pag-aralan ang always block at ang pagkakaiba sa pagitan ng combinational at sequential circuits para sa mas malalim na pag-unawa sa disenyo ng Verilog.