Verilog generate語句的類型

Verilog的generate語句能夠幫助我們寫出可配置可綜合的RTL，主要用于重復(fù)性實例化模塊或者有條件地實例化模塊。這篇文章將簡單回顧一下verilog generate語句。

Verilog generate語句的類型一

有兩種不同的generate語句結(jié)構(gòu)。

Generate loop能夠?qū)⒁欢未a例化多次，通過一個index變量來控制。

conditional generate語句能夠在多段代碼中選擇一段進行例化。Conditional generate包括了if-generate和case-generate兩種不同模式。

Verilog的generate語句在仿真/綜合的elaborate階段進行分析，這個步驟發(fā)生在HDL語言解析之后，在仿真/綜合之前。因此generate結(jié)構(gòu)中包含的所有表達式在elaborate的時候都要是確定的表達式，不能包含動態(tài)變量。比如，generate中的語句能受parameter影響，但不能被動態(tài)變量影響。

一個verilog generate模塊創(chuàng)建了一個新的層次，就像實例化了一個模塊一樣。

關(guān)鍵字generate和end generate（以及begin/end）實際上不是必須的，如果使用的話，那么他們就定義了一塊generate的區(qū)域，generate的區(qū)域只能存在于在module這個scope里。

generate loop一

Generate loop的語法和for loop很類似。Index變量要先用genvar關(guān)鍵字來定義，genvar所定義的index變量會被用在elaboration中。Genvar可以存在于generate region（由generate-endgenerate關(guān)鍵字來限定）之內(nèi)或之外。同一個genvar定義的index可以被用在多個generate loop中，只要這些loop沒有互相嵌套。

如果將generate loop展開，在每個generate loop instance中，都會創(chuàng)建一個隱含的localparam，其名字和類型與genvar所定義的index相同，其值就是當(dāng)前的循環(huán)次數(shù)。這個localparam能夠用來控制生成代碼。

Generate loop所生成的模塊可以被命名也可以不被命名。如果被命名，那么將會生成以所給名字開頭的一個數(shù)組，每個數(shù)組元素是一個模塊hierarchy。有些工具對于未命名的generate loop會給予警告，因此最好將其命名。

下面的例子是一個使用verilog generate loop來生成的格雷碼->二進制碼的轉(zhuǎn)換器：

另外一個來自verilog-2005 LRM的例子闡述了每個verilog generate loop是如何生成一個新的scope的。注意到wire t1,t2,t3都是在generate loop中被聲明的，每個loop iteration都創(chuàng)建了完全不沖突的三個t1,t2,t3。他們都被用于在每個不同的數(shù)組模塊中連接相應(yīng)的電路。并且注意到這些被實例化的xor，and的命名方式。

generate loop同樣能嵌套。只需要單一一個generate/endgenerate來包裹這些嵌套的generate loop。每個generate loop都建立一個新的scope。

if-generate一

Conditional if-generate會從一組互斥的generate block中最多選擇一個generate block。注意到這里說的是最多選擇一個，也有可能一個都不選。而這個判斷語句在elaborate的時候也必須是常量表達式。

與generate loop一樣，conditional if-generate可以命名也可以不命名，可以使用也可以不使用begin-end。它同樣會創(chuàng)建一個新的scope以及hierarchy層次。因為conditional generate選擇至多一個block的代碼，對于互斥的block code，在同一個if-generate結(jié)構(gòu)里可以有同樣的命名。這能夠幫助保留層次名，無論哪個block的代碼被選擇。而不同的generate結(jié)構(gòu)則一定要有不同的名字。

case-generate一

與if-generate類似。case-generate最多會從一組互斥的generate block中選擇一個generate block。它的用法和傳統(tǒng)的case語句一樣。

嵌套的 conditional generate block沒有用begin end來切割會被歸為單獨一個scope/hierarchy。這能夠避免在同一個module中創(chuàng)建沒變要的scope/hierarchy。下面的例子是一個嵌套conditional generate block的例子

generate結(jié)構(gòu)會選擇至多一個叫u1的generate block。而g1的hierarchcal名字是test.u1.g1。當(dāng)嵌套if-generate 結(jié)構(gòu)的時候，else永遠屬于最近的if。注意到這里任何多余的begin-end會違反這個direct nest規(guī)則，從而生成新的hierarchy。

generate模塊命名一

推薦給generate construct命名來簡化層次索引。并且有些工具對于不命名的generate block會報錯。

如果不命名的話，首先，每個generate construct在一個scope中都被賦予了一個數(shù)字，從1開始?？雌湓趓tl code中是第幾個出現(xiàn)的generate就被賦值為幾。這個數(shù)字對于命名和未命名的generate block都有。所有未命名的block都會被取一個叫g(shù)enblk【n】的名字，n就是被賦予的數(shù)字。

很明顯隨著RTL規(guī)則的改動這些未命名的generate construct的名字也會改變。這樣對于保證RTL層次化會有困難。因此建議總是對generate block進行命名。

小結(jié)一

Generate 結(jié)構(gòu)在創(chuàng)建可配置的RTL的時候很有用。Generate loop能夠讓語句實例化多次，通過index來控制。而conditional generate能夠選擇性地實例化語句。最重要的是要記得對generate construct進行命名，這能夠幫助簡化層次對象以及代碼維護。