本節(jié)的文檔編號：001100000061

需要看對應(yīng)的視頻，請點擊視頻編號：001100000061

1、本節(jié)主要進行組合邏輯的介紹，包括：程序語句（assign語句、always語句），數(shù)字進制（二進制、不定態(tài)、高阻態(tài)），算數(shù)運算符（加、減、乘、除運算符），邏輯運算符（邏輯與、或、非運算符），按位邏輯運算符（單目按位與、或、非運算符，雙目按位與、或、異或運算符），關(guān)系運算符，移位運算符（左移、右移運算符），條件運算符（三目運算符、if語句、case語句、選擇語句等），拼接運算符；
2、這是ALTERA和VIVADO文檔

5.4?邏輯運算符

在Verilog HDL語言中存在3種邏輯運算符，它們分別是：

（1）&&：邏輯與；

（2）?| |??：邏輯或；

（3）!：邏輯非。

5.4.1邏輯與

“&&”是雙目運算符，其要求有兩個操作數(shù)，如a && b。

（1）1位邏輯與

A和B都為1時，C為1，否則C為0。

對應(yīng)硬件電路圖如下所示：

（2）多位邏輯與

對應(yīng)硬件電路圖如下所示：

5.4.2邏輯或

“||”是雙目運算符，其要求有兩個操作數(shù)，如?a||b。

（1）1位邏輯或

A和B其中1個為1，C為1，否則C為0。

對應(yīng)硬件電路圖如下圖所示：

（2）多位邏輯或

A和B其中1個非0，C為1，否則C為0。

對應(yīng)硬件電路圖如下圖所示：

5.4.3邏輯非

“!”是單目運算符，只要求有一個操作數(shù)，如!（a>b）。

對操作數(shù)a需要先判斷非a是否為真，為真就執(zhí)行{}內(nèi)的操作，為假的話就結(jié)束操作。

下表為邏輯運算的真值表，其表示當(dāng)a和b的值為不同的組合時各種邏輯運算所得到的值。

表1.3- 10邏輯運算的真值表

邏輯運算符最后的結(jié)果只有邏輯真或邏輯假兩種，即1或0。

一般情況下用邏輯運算符作判斷條件時邏輯與操作只能是兩個1位寬的數(shù)，

只有兩個表達式同時為真才為真，有一個為假則為假。

如果操作數(shù)是多位的，則可以將操作數(shù)看做整體，

若操作數(shù)中每一位都是0值則為邏輯0值；若操作數(shù)中有1則為邏輯1值。

由于4’b0111和4’b1000都不是0，不為0則被認(rèn)為是邏輯真，所以上面的代碼等效于如下代碼。

也就是結(jié)果為a為邏輯真，b為邏輯真，c為邏輯假。

5.4.4經(jīng)驗總結(jié)

• 邏輯運算符的優(yōu)先級
  

邏輯運算符中“&&”和“||”的優(yōu)先級低于算數(shù)運算符；“!”的優(yōu)先級高于雙目邏輯運算符。

舉例如下：

• 邏輯運算符兩邊對應(yīng)的是1比特信號
  

筆者使用心得：邏輯運算符兩邊對應(yīng)的是1比特信號

請讀者注意上文代碼，其中a和b都是多比特信號，表示兩個多比特信號進行邏輯與。

這句代碼的正確理解是：當(dāng)a不等于0?并且?b不等于0時，d的值為1。

然而即使是有過多年工作經(jīng)驗的工程師也很難從直觀上直接理解上文代碼所隱含的意思。

不等于0就是表示邏輯真，等于0就表示邏輯假的這一概念很容易被忽略。

因此上文代碼，雖然從功能上沒有錯誤，但設(shè)計師在設(shè)計中不應(yīng)該以炫耀技術(shù)為目的進行代碼編寫，

而且這種寫法很容易出現(xiàn)誤設(shè)計的情況，例如可能原本要表達?assign d =a & b，

但最后由于設(shè)計不夠直觀而寫成了上面的代碼，導(dǎo)致設(shè)計出現(xiàn)問題。因此在設(shè)計中寫出直觀能理解，

讓自己與他者看到代碼時可以立刻明白代碼的意思非常重要，所以筆者建議上面代碼寫成如下形式。

• 多用括號區(qū)分優(yōu)先級
  

筆者使用心得2：不要試圖記住優(yōu)先級，而是要多用括號

實際上，工程師們在工作中并不會記住所有優(yōu)先級排序，

記住所有的優(yōu)先級的這一工作也并不會大幅度的提升工程師的工作效率。在設(shè)計中可能會遇到如下所示代碼：

（1）a < b && c > d?；

（2）a = = b | | c = = d?；

（3）！a | | a > b?。

假如沒有記住運算符的優(yōu)先級，遇到類似這三個例子的情況時勢必會花一定的時間來理清思路，

思考究竟先判斷哪部分。假如工程師能夠記住優(yōu)先級，也需要就這些代碼進行溝通和檢查的工作，

而且人是容易犯錯的，而這些錯誤經(jīng)常會被忽略，很難被檢查出來。

因此，為了提高程序的可讀性，明確表達各運算符間的優(yōu)先關(guān)系，筆者建議讀者在設(shè)計時多使用括號。

上面的三個例子就可分別寫成：

1）（a < b）&&（c > d）；

2）（a = = b）| |（c = = d）；

3）（！a）| |（a > b）。

• 少用邏輯非
  

筆者使用心得3：多用“邏輯與”和“邏輯或”，少用邏輯非

“邏輯與”翻譯成中文就是“并且”，“邏輯或”翻譯成中文就是“或者”。

假設(shè)有一個信號flag，0表示空閑，1表示忙?！?!(flag==0)&& a==4’b1000)”，

讀起來就是“在空閑的時候取其反狀態(tài)，并且當(dāng)a等于4’b1000時條件成立”。

這樣讀起來非常拗口，并且在閱讀這一代碼時還需要腦袋還要多轉(zhuǎn)一下彎，多進行一層思考。

為了讓代碼更加直觀，筆者建議上面的例子寫成“flag==1 && a==4’b1000”，

讀起來就是“在忙并且?a等于4’b1000的時候”條件成立。

相關(guān)視頻：https://www.bilibili.com/video/BV1yf4y1R7gH?p=15