Verilog中 generate语句的用法

Verilog中 generate语句的用法

语言 ：Verilg HDL
EDA工具：ISE、Vivado、Quartus II

• 关键词： 调用，Verilog HDL ,generate语句，实践用法

一、引言

在FPGA程序开发过程中，会遇多个相似代码使用或者对多个模块调用的情况，这个时候不要傻傻的去写多遍相似的程序，即辛苦又很冗余，Verilog HDL 中的generate语句就可以完美的解决这个问题，本文就此为切入点，说明在Verilog中generate语句的多种用法，希望能帮助诸君在写verilog代码时，多一种思路。

二、Verilog 中generate语句的用法

在Verilog中，generate 和 endgenerate 是用于生成参数化结构的关键字，它们允许你根据一个参数重复生成一段代码，或者根据条件生成代码块。这种结构在设计中非常有用，尤其是当你需要创建多个相同结构的实例时，可以大大减少代码的冗余。

1. generate：开始一个生成块，可以包含重复的代码或者条件生成的代码。
2. endgenerate：标记生成块的结束。

（1）重复生成

genvar i; // 用于迭代的变量
generate
    for (i = 0; i < 4; i = i + 1) begin : gen_block
        // 这里可以放置需要重复的代码
        // 例如，创建4个相同的寄存器
        reg [7:0] reg_array[i];
    end
endgenerate

在上面的例子中，gen_block 是一个生成块的标签，i 是一个迭代变量，用于在 for 循环中从0迭代到3。这段代码将生成一个包含4个8位寄存器的数组 reg_array。

注意：for循环里也可以重复调用其他模块，如下所示：

genvar i;
generate
    for (i = 1; i < 8; i = i + 1) begin : adder
        full_adder_0 fa(
            .a(a[i]),
            .b(b[i]),
            .ci(carry[i-1]  ),
            .so(sum[i]),
            .co(carry[i])
        );
    
    end
endgenerate

（2）条件生成

parameter NUM_BLOCKS = 4;

generate
    if (NUM_BLOCKS > 2) begin
        // 如果NUM_BLOCKS大于2，则包含以下代码
        wire [7:0] data_bus;
    end
endgenerate

在这个例子中，如果参数 NUM_BLOCKS 的值大于2，则会生成一个8位宽的线 data_bus。

（3）嵌套生成

generate 块也可以嵌套使用，这使得你可以创建更复杂的结构。

generate
    if (condition1) begin
        // 第一层生成块
        generate
            if (condition2) begin
                // 第二层生成块
                // ...
            end
        endgenerate
    end
endgenerate

（4） 循环生成

除了使用 if 条件语句外，generate 块还可以与 for 循环结合使用，以创建重复的结构。

genvar k;
generate
    for (k = 0; k < 8; k = k + 1) begin : my_block
        // 重复生成的代码块
        wire [7:0] data_wire[k];
    end
endgenerate

在这个例子中，my_block 是一个生成块的标签，k 是迭代变量，用于在 for 循环中从0迭代到7。这段代码将生成一个包含8个8位宽线的数组 data_wire。

（5）局部参数和genvar

在generate块中，可以使用局部参数和genvar类型变量。

generate
    localparam int local_param = 10;
    genvar j;
    for (j = 0; j < local_param; j = j + 1) begin
        // 使用局部参数和genvar
    end
endgenerate

三、结尾

本文详细阐述了Verilog中generate语句的应用，包括以下几点：
1、条件生成：使用if语句在generate块中基于特定条件来生成代码。
2、循环生成：通过for循环结合genvar关键字，重复生成代码块，genvar用于循环计数。
3、嵌套生成：generate块可以相互嵌套，以创建更复杂的条件生成逻辑。
4、重复生成：在generate块中，可以实例化模块，并通过循环或条件动态设置其参数。
5、局部参数和genvar：在generate块内定义局部参数和使用genvar，它们只在该代码块内有效。

它是一种用于创建可配置和可扩展硬件设计的强大工具。generate语句允许开发者根据参数或条件重复或条件性地生成代码块，从而减少代码的冗余，提高代码的复用性。