以下內容轉自 艾米電子 - 使用有符號數,Verilog(http://www.cnblogs.com/yuphone/archive/2010/12/12/1903647.html)
Verilog-1995中的有符號數
在Verilog-1995中,只有integer數據類型被轉移成有符號數,而reg和wire數據類型則被轉移成無符號數。由於integer類型有固定的32位寬,因此它不太靈活。我們通常使用手動加上擴展位來實現有符號數運算。下面的代碼片段將描述有符號數和無符號數的運算:
1 reg [7:0] a, b; 2 reg [3:0] c, 3 reg [7:0] sum1, sum2, sum3, sum4; 4 . . . 5 // same width. can be applied to signed and unsigned 6 sum1 = a + b; 7 // automatica 0 extension 8 sum2 = a + c; 9 // manual 0 extension 10 sum3 = a + {{4{1'b0}}, c}; 11 // manual sign extension 12 sum4 = a + {{4{c[3]}}, c};
在第一條語句中,a、b和sum1有相同的位寬,因此無論是轉譯成有符號數還是無符號數,它都將引用相同的加法器電路。
在第二條語句中,c的位寬僅為4,在加法運算中,它的位寬會被調整。因為reg類型被作為無符號數看待,所以c的前面會被自動置入0擴展位。
在第三條語句中,我們給c手動前置4個0,以實現和第二個表達式一樣的效果。
在第四條語句中,我們需要把變量轉譯成有符號數。為了實現所需的行為,c必須擴展符號位到8位。沒有其他的辦法,只好手動擴展。在代碼中,我們重復復制c的最高位4次(4{c[3]})來創建具有擴展符號位的8位數。
3 Verilog-2001中的有符號數
在Verilog-2001中,有符號形式也被擴展到reg和wire數據類型中。哈哈,新加一個關鍵字,signed,可以按照下面的方式定義:
reg signed [7:0] a, b
使用有符號數據類型, 第2節所述代碼可以被改寫為:
reg signed [7:0] a, b; reg signed [3:0] c; reg signed [7:0] sum1, sum4; . . . // same width. can be applied to signed and unsigned sum1 = a + b; // automatic sign extension sum4 = a + c;
第一條語句將引用一個常規的加法器,因為a、b和sum1具有相同的位寬。
第二條語句,所有的右手邊變量都具有signed數據類型,c被自動擴展符號位到8位。因此,無需再手動添加符號位。
在小型的數字系統中,我們通常可以選用有符號數或者無符號數。然而,在一些大型的系統中,會包括不同形式的子系統。Verilog是一種弱類型語言,無符合變量和有符號變量可以在同一表達式中混用。根據Verilof的標准,只有當所有右手邊的變量具有signed數據類型屬性的時候,擴展符號位才被執行。否則,所有的變量都只擴展0。考慮下面的代碼片段:
1 reg signed [7:0] a, sum; 2 reg signed [3:0] b; 3 reg [3:0] c; 4 . . . 5 sum = a + b + c;
由於c不具有signed數據類型屬性,因此右手邊的變量b和c的擴展位為0。
Verilog有兩個系統函數,$signed和$unsigned(),用以將括號內的表達式轉換為signed和unsigned數據類型。比方說,我們可以轉換c的數據類型,
sum = a + b + $signed(c);
現在,右手邊的所有變量都具有signed數據類型屬性,因此b和c將擴展符號位。
在復雜的表達式中,混用signed和unsigned數據類型將引入一些微妙的錯誤,因此應當避免混用。如果真的很有必要,那么表達式需要保持簡單,同時通用轉換函數,以確保數據類型的一致性。