verilog常用运算符（逻辑运算符、按位运算符、缩位运算符、迭代连接运算符、移位运算符）

一、逻辑运算符与按位运算符

区别：按位运算符进行逐位的逻辑运算（如：与或非），输出与输入位数一致；逻辑运算符进行逻辑运算，不关注输入的某一位而是将输入作为整体进行逻辑操作，输出位数为 1；

列举：

• 与：& 按位与；&& 逻辑与；
• 或：| 按位或；|| 逻辑或；
• 非：~ 按位非；! 逻辑非；

二、缩位运算符

灵活使用缩位运算符，可以简化代码，避免重复工作；

如：

&a 可实现 a 各位间的与运算，即：&a 等价于 a(0)&a(1)&…&a(n)

| a 可实现 a 各位间的或运算，即：| a 等价于 a(0)|a(1)|…|a(n)

三、迭代连接运算符

连接功能：将若干个寄存器类型/线网类型的变量首尾连接，形成一个更大位宽的变量；

如：

a = 2’b10;

b = 3’b010;

有{a,b} = 5’b10010;

迭代功能：把一个变量复制多次，首尾连接组成一个更大位宽的变量；（实际仍为连接功能的一个特例：连接元素相同）

如：

a = 2’b10;

有{4{a}}，即{a,a,a,a}

注意：要保证迭代的完整性：例如 { {4{a}}，b}，其中 {4{a}} 为迭代功能，括号不能少；即不能写为{ 4{a}，b}。

另外，迭代连接运算符还可用于常量操作：{ {4{1’b1}}，2’b10}

四、逻辑移位运算符与数字移位运算符

列举：

<< 逻辑左移运算符；<<< 数字左移运算符；

>> 逻辑右移运算符；>>> 数字右移运算符；

区别：逻辑移位运算符不关心符号位；逻辑左移右端补零，逻辑右移左端补零；数字左移位运算符不关心符号位，与逻辑左移一样；数字右移运算符关心符号位，左端补符号位；

如:

1010101010，其中[]是添加的位

逻辑左移一位：010101010[0]

算数左移一位：010101010[0]

逻辑右移一位：[0]101010101

算数右移一位：[1]101010101

五、仿真验证

进行部分仿真（感觉很简单，着手去编写的时候却碰见了不少问题，万不可眼高手低！！！），代码如下：

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: guoliang CLL
// 
// Create Date: 2020/02/19 10:15:53
// Design Name: 
// Module Name: operation
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 常见操作符测试
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//
 
 
module operation(
input [1:0]a,
input [2:0]b,
input signed[5:0]c, 
//input signed[5:0]d, 
output [5:0]e,// {3{a}}
output [4:0]f, // {a,b}
output [5:0]g,// {{2{2'b10}},b}
output [5:0]sl, // 逻辑左移
output [5:0]sr,// 逻辑右移
output [5:0]sl1, // 数字左移
output [5:0]sr1 // 数字右移
    );
 
integer N = 2'b11;
assign e = {3{a}};
assign f = {a,b};
assign g = { {2{2'b11}} ,a};
assign sl = c << 1;
assign sr = c >> 1;
assign sl1 = c <<< 1;
assign sr1 = c >>> 1;
endmodule

添加测试文件：

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2020/02/19 10:59:51
// Design Name: 
// Module Name: operation_tsb
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//
 
 
module operation_tsb(
 
    );
reg  [1:0]a;
reg  [2:0]b;
reg signed[5:0]c;
//input signed[5:0]d, 
wire [5:0]e;// {3{a}}
wire [4:0]f; // {a,b}
wire [5:0]g;// {{2{2'b11}},b}
wire [5:0]sl; // 逻辑左移
wire [5:0]sr;// 逻辑右移
wire [5:0]sl1; // 数字左移
wire [5:0]sr1; // 数字右移
 
initial
begin
    a = 2'b10;
    b = 3'b101;
    c = 6'b110010;
    # 20
    c = 6'b010011;
end
 operation ins(
   .a(a),
   .b(b),
   .c(c),
   .e(e),
   .f(f),
   .g(g),
   .sl(sl),
   .sr(sr),
   .sl1(sl1),
   .sr1(sr1)
       );
endmodule

RTL 电路以及仿真结果：

从上述仿真结果，可以看出移位、迭代连接操作与上文描述一致；

g 的输出，证明迭代连接运算符确实可以用于常量操作，并且可以常量与变量混用，即仿真中的{ 2{2‘b11}，a}

需要注意的地方：

验证迭代连接运算符确实可以用于常量操作时，如果将常量声明为 integer 类型，g 的输出就不正确，即仿真中的 integer N=2‘b11；

g = { {2{N}}，a}时输出不对；改为 parameter 类型时，输出正确；

原因在于 interger 默认为 32 位宽，拼接后被截取导致只有低位，因此不正确；即使定义时限定了 interger 的位宽，还是会按照默认 32 位宽；integer 好像就是位宽不能精确定义，这也是在位宽敏感时避免使用的原因。

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