FPGA基础 -- Verilog语言要素之整型数、实数、字符串

✅ 一、整型数（Integer）

Verilog 中的整型值支持如下几种方式表达：

1. 常规整数格式（literal）

10       // 默认十进制
8'd10    // 8位的十进制 10
8'b1010  // 8位的二进制
8'o12    // 8位的八进制（12=10）
8'hA     // 8位的十六进制（A=10）

2. 语法结构说明

[位宽]'[进制][数值]

• 位宽：指明宽度，如 8'd10 是 8 位

• 进制：

  • b：二进制（binary）
  • o：八进制（octal）
  • d：十进制（decimal）
  • h：十六进制（hex）

• 数值：可带 x 或 z 作为未定义或高阻位

  8'b1x0z_1101  // 中间含未知和高阻位
  

3. 有符号数与无符号数

• 默认所有数字都是 无符号（unsigned）
• 使用 signed 关键字声明符号变量：

reg signed [7:0] s_value;

• 补码规则适用，仿真时注意符号扩展：

assign result = $signed(a) + $signed(b);

4. 特殊整数类型

类型	用途	说明
integer	32位整数	默认 signed，有符号
time	64位整数	表示时间单位
parameter	常量	合成后不可修改
localparam	局部常量	不可被覆盖（e.g. for generate）

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✅ 二、实数（Real）

1. 实数的表示方式

real r;
r = 3.1415;
r = -0.5e+3;  // 科学记数法

• real 是 IEEE 754 double precision（64 位）浮点数
• 也支持 realtime 类型（语义更强调时间值）

2. 注意事项

项目	描述
实数不可综合	仅在仿真中使用，不可用于综合生成电路
不支持位运算	实数不能进行 &, `	, ^` 等按位操作
可用于函数/计算表达式	用于仿真场景下的精确运算，如 $sin(), $exp() 等数学函数

3. 强制类型转换

real pi = 3.14;
int_part = $rtoi(pi);   // 转为整数

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✅ 三、字符串（String）

1. 字符串定义方式

Verilog 没有 string 类型（SystemVerilog 才有），但可以用 reg [8*n-1:0] 形式来模拟字符串，每个字符一个字节：

reg [8*10-1:0] my_string;
initial my_string = "Hello_FPGA";

2. 字符串相关运用

• 写入文件/显示信息

  $display("The result is: %s", my_string);
  $fwrite(file, "%s\n", my_string);
  

• 字符串比较
  只能自己写逻辑或用 $strcmp()（SystemVerilog 支持）

• 传递给任务/函数参数
  实际作为位向量处理（如 input [127:0] str）

3. 特殊字符与转义符

转义符	含义
\n	换行
\t	制表符
\"	双引号
\\	反斜杠

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✅ 四、整型、实数与字符串的对比

特性	整型数（integer）	实数（real）	字符串（string模拟）
表达精度	精确	有小数精度	文本表示，不用于运算
可综合性	✔（除 integer 类型）	❌（仿真专用）	❌（用于仿真显示与测试）
应用场景	寄存器、电路计算	模拟模型、延迟计算	打印、日志、文件接口
内存结构	固定位宽向量	64 位浮点	多字节字符拼接

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✅ 五、综合建议

使用目的	推荐类型	原因
建立有限状态机、加法器	整型位宽明确的向量	便于综合与门控
模型计算/温度仿真等	real	更高精度仿真表达，但不能综合
测试台信息输出	字符串模拟	便于打印调试