Verilog 过程连续赋值

关键词：deassign，force，release

过程连续赋值是过程赋值的一种。这种赋值语句能够替换其他所有 wire 或 reg 的赋值，改写了 wire 或 reg 型变量的当前值。

与过程赋值不同的是，过程连续赋值的表达式能被连续的驱动到 wire 或 reg 型变量中，即过程连续赋值发生作用时，右端表达式中任意操作数的变化都会引起过程连续赋值语句的重新执行。

过程连续性赋值主要有 2 种，​assign-deassign​ 和 ​force-release​。

assign, deassign

​assign​（过程赋值操作）与 ​deassign​ （取消过程赋值操作）表示第一类过程连续赋值语句。赋值对象只能是寄存器或寄存器组，而不能是 wire 型变量。

赋值过程中对寄存器连续赋值，寄存器中的值被保留直到被重新赋值。

例如，一个带复位端的 D 触发器可以用下面代码描述：

module dff_normal(
    input       rstn,
    input       clk,
    input       D,
    output reg  Q
 );

    always @(posedge clk or negedge rstn) begin
        if(!rstn) begin   //Q = 0 after reset effective
            Q <= 1'b0 ;
        end
        else begin
            Q <= D ;       //Q = D at posedge of clock
        end
    end

endmodule

下面，用 ​assign​ 与 ​deassign​ 改写，完成相同的功能。

即在复位信号为 0 时，Q 端被 ​assign​ 语句赋值，始终输出为 0。

复位信号为 1 时，Q 端被 ​deassign​ 语句取消赋值，在时钟上升沿被重新赋值。

module dff_assign(
    input       rstn,
    input       clk,
    input       D,
    output reg  Q
 );
 
    always @(posedge clk) begin
        Q <= D ;       //Q = D at posedge of clock
    end
 
    always @(negedge rstn) begin
        if(!rstn) begin
            assign Q = 1'b0 ; //change Q value when reset effective
        end
        else begin        //cancel the Q value overlay,
            deassign Q ;  //and Q remains 0-value until the coming of clock posedge
        end
    end
 
endmodule

force, release

​force​ （强制赋值操作）与 ​release​（取消强制赋值）表示第二类过程连续赋值语句。

使用方法和效果，和 ​assign​ 与 ​deassign​ 类似，但赋值对象可以是 reg 型变量，也可以是 wire 型变量。

因为是无条件强制赋值，一般多用于交互式调试过程，不要在设计模块中使用。

当 ​force​ 作用在寄存器上时，寄存器当前值被覆盖；release 时该寄存器值将继续保留强制赋值时的值。之后，该寄存器的值可以被原有的过程赋值语句改变。

当 ​force​ 作用在线网上时，线网值也会被强制赋值。但是，一旦 ​release​ 该线网型变量，其值马上变为原有的驱动值。

为直观的观察两种类型变量强制赋值的区别，利用第一节中的计数器 counter10 作为设计模块，testbench 设计如下。

`timescale 1ns/1ns
 
module test ;
    reg          rstn ;
    reg          clk ;
    reg [3:0]    cnt ;
    wire         cout ;
 
    counter10     u_counter (
        .rstn    (rstn),
        .clk     (clk),
        .cnt     (cnt),
        .cout    (cout));
 
    initial begin
        clk       = 0 ;
        rstn      = 0 ;
        #10 ;
        rstn      = 1'b1 ;
        wait (test.u_counter.cnt_temp == 4'd4) ;
        @(negedge clk) ;
        force     test.u_counter.cnt_temp = 4'd6 ;
        force     test.u_counter.cout     = 1'b1 ;
        #40 ;
        @(negedge clk) ;
        release   test.u_counter.cnt_temp ;
        release   test.u_counter.cout ;
    end
 
    initial begin
        clk = 0 ;
        forever #10 clk = ~ clk ;
    end
 
    //finish the simulation
    always begin
        #1000;
        if ($time >= 1000) $finish ;
    end
 
endmodule // test

仿真结果如下。

由图可知，在 ​cnt_temp​ 等于 4 时（80ns）, ​cnt_temp​ 被强制赋值为 6，cout 被强制赋值为 1。

release 时（120ns）, ​cnt_temp​ 为寄存器类型，仍然保持原有值不变，直到时钟上升沿对其进行加法赋值操作，值才变为 7 。

而 120ns 时，由于 cout 是线网型变量，其值不能保存。原码 counter10 模型中存在驱动语句： ​assign cout = (cnt_temp==4'd9)​ ，所以 cout 值变为 0 。

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