verilog assign用法详解

一、assign简介

在verilog中，assign是一种连续赋值语句。它用于给wire类型变量赋值，从而产生一个组合逻辑。

assign通常用于组合逻辑电路的连线中，用来将某个wire输入端口连接到一个逻辑电路的输出端口，同时将这个逻辑电路的输入线连接到另一个wire。它可以看作是一种简单的建模方法，特别适用于小型电路的设计。

二、assign基本语法

assign wire_name = expression;

其中，assign关键字表示连续赋值语句；wire_name是要赋值的wire类型变量名称；expression是用于计算<wire_name的值的逻辑表达式。expression可以由常量、变量、运算符和函数组成。

在verilog中，使用assign进行连续赋值时，通常要注意如下几点：

assign语句必须在module中使用，并且只能出现在module中间。也就是说，不能在initial、always或task等其他语句中使用assign。
wire变量必须在使用前声明，不能在assign语句中隐式声明。因为assign语句本质上是一个连续赋值语句，对于未声明过的变量会产生编译错误。
assign的表达式中可以使用module的输入和输出端口的名称，在连接时使用名称直接连接，而不需要使用wire类型变量。

三、assign常见用法

1、简单组合电路的建模

assign最常见的用途就是对简单的组合逻辑进行建模。比如，下面是一个and门的assign语句：

module and_gate (
    input a, 
    input b,
    output c
);
    assign c = a & b;
endmodule

上述代码中，and门的输出c是一个wire类型的变量，在assign语句中，将c赋值为a & b，实现了and门的逻辑功能。

2、使用assign连接module的输入和输出端口

当module的输入和输出端口比较少时，我们可以使用assign语句直接将模块的输入和输出端口连在一起，这样就可以省略掉一些wire类型的变量。

比如，下面的代码是一个优先编码器的4输入模块，使用assign语句将输出端口q[1:0]和q[3:2]分别连接到输入端口a[3:0]和输入端口in：

module encoder4to2 (
    input [3:0] a,
    input enable,
    output reg [1:0] q
);
    assign q[1:0] = a[1:0] & ~enable;
    assign q[3:2] = {a[3:2] & ~enable, a[3:2] & enable};
    always @(a or enable) begin
        if(a[3])
            q[1:0] = 2'b11;
        else if(a[2])
            q[1:0] = 2'b10;
        else if(a[1])
            q[1:0] = 2'b01;
        else if(a[0])
            q[1:0] = 2'b00;
        else
            q[1:0] = 2'b00;
    end
endmodule

上述代码中，使用assign语句将优先编码器的输出端口q[1:0]和q[3:2]与输入端口a[3:0]和enable相连。

3、使用assign建模时序电路

除了组合电路，assign还可以用来建模时序电路。比如，我们可以使用assign语句来建模一个简单的D触发器：

module d_ff (
    input clk,
    input reset,
    input D,
    output reg Q
);
    assign Q = D; // 连续赋值语句
    always @(posedge clk, posedge reset) begin
        if(reset)
            Q <= 1'b0; // 非阻塞赋值语句
        else
            Q <= D; // 非阻塞赋值语句
    end
endmodule

上述代码中，使用assign语句将输出端口Q与输入端口D相连，实现了D触发器的逻辑功能。同时，在always块中使用非阻塞赋值语句，对Q进行时序更新。

四、assign注意事项

在使用assign连续赋值语句时，需要注意以下几点：

assign的表达式中不能出现带有时序敏感条件的语句，例如if语句、case语句等。
assign的表达式中不能使用本模块中的实例化模块端口作为变量名称。如果需要使用这些变量，应该生命新的变量来使用。
assign语句只能在一个模块内部进行声明。

总结

本文从assign的概念、语法、常见用法入手，详细阐述了assign的用法及注意事项。assign作为Verilog中非常重要的连续赋值语句，被广泛应用于组合逻辑和时序逻辑的建模中。合理地使用assign语句，可以使Verilog代码更加简洁、易读、易维护。

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