4.FPGA字符格式

        在Verilog中，数值的表示方法灵活多样，主要分为常量表示和变量声明两部分。以下是详细介绍：

一、常量数值表示法

Verilog的常量格式为：

[位宽]'[进制标识][数值]

1. 位宽（可选）

• 指定数值的二进制位数，若省略则由编译器隐式决定（通常为32位）。
• 示例：

8'd255     // 8位十进制数255（二进制：1111_1111）
16'hA15    // 16位十六进制数A15（二进制：0000_1010_0001_0101）
4'b1010    // 4位二进制数1010（十进制：10）

2. 进制标识

• b 或 B：二进制（Binary）
• o 或 O：八进制（Octal）
• d 或 D：十进制（Decimal，默认）
• h 或 H：十六进制（Hexadecimal）
• 示例：

8'b1010_1010    // 二进制（下划线仅为可读性，无实际意义）
3'o7             // 八进制（7 → 二进制：111）
16'd65535        // 十进制（默认进制）
4'hF             // 十六进制（F → 二进制：1111）

3. 特殊符号

• x 或 X：表示不确定值（高阻态）
• z 或 Z：表示高阻态（等同于 ?）
• 示例：

4'b10xz      // 4位二进制，第3位不确定，第4位高阻
8'hFF        // 8位全1（高电平）
8'bzzzz_zzzz // 8位全高阻

二、变量声明与赋值

变量需先声明位宽，再赋值。常见数据类型包括 reg、wire、integer 等。

1. 固定位宽变量

• 使用 [MSB:LSB] 语法声明位宽：

reg [7:0] data;       // 8位寄存器变量（MSB=7，LSB=0）
wire [15:0] address;  // 16位连线型变量

• 赋值时需匹配位宽：

data = 8'd255;        // 正确：8位赋值
data = 16'd65535;     // 错误：截断为低8位（实际值为255）

2. 默认位宽变量

• 若未显式声明位宽，默认为32位：

integer count;        // 32位有符号整数
count = 32'd100;      // 正确赋值

三、数值截断与扩展

1. 截断（Truncation）

• 当赋值的数值超过目标位宽时，只保留低N位：

reg [3:0] low4bits;
low4bits = 8'd255;    // 255的二进制为1111_1111，截断后为1111（十进制15）

2. 符号扩展（Signed Extension）

• 有符号数赋值到更大位宽时，高位补符号位：

reg [3:0] signed_num = 4'b1000;  // 有符号数-8（补码表示）
reg [7:0] extended;
extended = signed_num;           // 扩展为8'b1111_1000（十进制-8）

3. 零扩展（Zero Extension）

• 无符号数赋值到更大位宽时，高位补零：

reg [3:0] unsigned_num = 4'b1000;  // 无符号数8
reg [7:0] extended;
extended = unsigned_num;           // 扩展为8'b0000_1000（十进制8）

四、常见误区

1. 省略位宽的风险：

assign data = 'd255;  // 隐式为32位，可能导致位宽不匹配

1. 进制混淆：

8'd255   // 正确：十进制255（二进制1111_1111）
8'h255   // 错误：十六进制255 → 十进制597（超过8位，截断为低8位=93）

1. 符号位处理：

reg [3:0] num = -4;   // 实际存储为4'b1100（补码表示）

五、系统任务中的数值表示

• $display 格式化输出：

$display("Dec: %d, Hex: %h, Bin: %b", num, num, num);

• 参数化位宽：

parameter WIDTH = 8;
reg [WIDTH-1:0] data;  // 动态位宽

总结

特性	示例	说明
二进制	8'b1010_1010	8位二进制数
十进制	16'd65535	16位十进制数
十六进制	4'hF	4位十六进制数
不确定值	2'b1x	第2位为不确定值
高阻态	8'bzzzz_zzzz	8位全高阻
符号扩展	$signed(4'b1000)	扩展为32位有符号数

合理使用位宽和进制表示，可避免硬件设计中的潜在错误，提高代码可靠性。