循環(huán)語句
在Verilog HDL中存在著4種類型的循環(huán)語句，用來控制執(zhí)行語句的執(zhí)行次數(shù)。
（1）forever：連續(xù)的執(zhí)行語句。
（2）repeat：連續(xù)執(zhí)行一條語句 n 次。
（3）while：執(zhí)行一條語句直到某個條件不滿足。如果一開始條件即不滿足（為假），則語句一次也不能被執(zhí)行。
（4）for通過以下3個步驟來決定語句的循環(huán)執(zhí)行。
① 先給控制循環(huán)次數(shù)的變量賦初值。
② 判定控制循環(huán)的表達式的值，如為假則跳出循環(huán)語句，如為真則執(zhí)行指定的語句后，轉到步驟③。
③ 執(zhí)行一條賦值語句來修正控制循環(huán)變量次數(shù)的變量的值，然后返回步驟②。
下面將詳細地對各種循環(huán)語句進行介紹。
1．forever語句
forever語句的格式如下：
forever 語句;
或者：
forever begin
多條語句
end
forever循環(huán)語句常用于產生周期性的波形，用來作為仿真測試信號。它與always語句不同之處在于它不能獨立寫在程序中，而必須寫在initial塊中。
2．repeat語句
repeat語句的格式如下：
repeat（表達式） 語句；
或者：
repeat（表達式） begin
多條語句
end
在repeat語句中，其表達式通常為常量表達式。下面的例子中使用repeat循環(huán)語句及加法和移位操作來實現(xiàn)一個乘法器。
parameter size=8,longsize=16; //參數(shù)聲明
reg ［size:1］ opa, opb; //寄存器聲明
reg ［longsize:1］ result;
begin: mult //為begin_end模塊定名模塊名
reg ［longsize:1］ shift_opa, shift_opb； //寄存器聲明
shift_opa = opa; //將opa、opb的值賦為shift_opa、shift_opb
shift_opb = opb;
result = 0;
repeat（size） begin //循環(huán)次數(shù)
if（shift_opb［1］）
result = result + shift_opa; //加法操作
shift_opa = shift_opa <<1; //左移1位
shift_opb = shift_opb >>1; //右移1位
end
end
3．while語句
while語句的格式如下：
while（表達式） 語句
或者：
while（表達式） begin
多條語句
end
下面舉一個while語句的例子，該例子用while循環(huán)語句對rega這個8位二進制數(shù)中值為1的位進行計數(shù)。
begin: count1s
reg［7:0］ tempreg;
count=0;
tempreg = rega;
while（tempreg） begin //當tempreg中有不為0的位時，循環(huán)執(zhí)行
if（tempreg［0］） count = count + 1; //低位為1時，計數(shù)
tempreg = tempreg>>1; //否則右移1位,此時高位用0填補
end
end
4．for語句
for語句的一般形式為：
for（表達式1；表達式2；表達式3） 語句
它的執(zhí)行過程如下。
① 先求解表達式1。
② 求解表達式2，若其值為真（非0），則執(zhí)行for語句中指定的內嵌語句，然后執(zhí)行步驟③；若為假（0），則結束循環(huán)，轉到步驟⑤。
③ 若表達式為真，在執(zhí)行指定的語句后，求解表達式3。
④ 轉到步驟②繼續(xù)執(zhí)行。
⑤ 執(zhí)行for語句下面的語句。
for語句最簡單的應用形式是很易理解的，其形式如下：
for（循環(huán)變量賦初值；循環(huán)結束條件；循環(huán)變量增值）
執(zhí)行語句
for循環(huán)語句實際上相當于采用while循環(huán)語句建立以下的循環(huán)結構：
begin
循環(huán)變量賦初值；
while（循環(huán)結束條件） begin
執(zhí)行語句
循環(huán)變量增值;
end
end
這樣對于需要8條語句才能完成的一個循環(huán)控制，for循環(huán)語句只需兩條即可。
下面分別舉兩個使用for循環(huán)語句的例子。例1用for語句來初始化memory。例2則用for循環(huán)語句來實現(xiàn)前面用repeat語句實現(xiàn)的乘法器。
例1：for語句1。
begin: init_mem
reg［7:0］ tempi;
for（tempi=0;tempi<memsize;tempi=tempi+1） //使用for循環(huán)語句初始化存儲器
memory［tempi］=0;
end
例2：for語句2。
parameter size = 8, longsize = 16;
reg［size:1］ opa, opb;
reg［longsize:1］ result;
begin: mult
integer bindex;
result=0;
for（ bindex=1; bindex<=size; bindex=bindex+1 ）//使用for循環(huán)語句實現(xiàn)前面的乘法器
if（opb［bindex］）
result = result + （opa<<（bindex-1））; //加法并移位
end
在for語句中，循環(huán)變量增值表達式可以不必是一般的常規(guī)加法或減法表達式。下面是對rega這個8位二進制數(shù)中值為1的位進行計數(shù)的另一種方法，如下所示：
begin: count1s
reg［7:0］ tempreg;
count=0;
for（ tempreg=rega; tempreg; tempreg=tempreg>>1 ）//循環(huán)變量增值表達式使用右移操作
if（tempreg［0］）
count=count+1;
end
結構說明語句
Verilog語言中的任何過程模塊都從屬于以下4種結構的說明語句。
（1）initial說明語句。
（2）always說明語句。
（3）task說明語句。
（4）function說明語句。
initial和always說明語句在仿真的一開始即開始執(zhí)行。initial語句只執(zhí)行一次，always語句則是不斷地重復執(zhí)行，直到仿真過程結束。在一個模塊中，使用initial和always語句的次數(shù)是不受限制的。task和function語句可以在程序模塊中的一處或多處調用，其具體使用方法在第4章中詳細介紹。這里只對initial和always語句加以介紹。
1．initial語句
initial語句的格式如下：
initial begin
語句1;
語句2;
......
語句n;
end
舉例說明。
例3：initial語句1。
initial begin
areg=0; //初始化寄存器areg
for（index=0; index<size; index=index+1）
memory［index］=0; //初始化一個memory
end
在這個例子中用initial語句在仿真開始時對各變量進行初始化。
例4：initial語句2。
initial begin
inputs = 'b000000; //初始時刻為0
#10 inputs = 'b011001; //賦值時刻為10
#10 inputs = 'b011011; //賦值時刻為20
#10 inputs = 'b011000; //賦值時刻為30
#10 inputs = 'b001000; //賦值時刻為40
end
從這個例子中，我們可以看到initial語句的另一個用途，即用initial語句來生成激勵波形作為電路的測試仿真信號。一個模塊中可以有多個initial塊，它們都是并行運行的。initial塊常用于測試文件和虛擬模塊的編寫，用來產生仿真測試信號和設置信號記錄等仿真環(huán)境。
2．always語句
always語句在仿真過程中是不斷重復執(zhí)行的，其聲明格式如下：
always <時序控制> <語句>
always語句由于其不斷重復執(zhí)行的特性，只有和一定的時序控制結合在一起才有用。如果一個always語句沒有時序控制，則這個always語句將會發(fā)成一個仿真死鎖，例如：
always areg = ～areg;
這個always語句將會生成一個0延遲的無限循環(huán)跳變過程，這時會發(fā)生仿真死鎖。如果加上時序控制，則這個always語句將變?yōu)橐粭l非常有用的描述語句，例如：
always #half_period areg = ～areg;
這個例子生成了一個周期為period（2×half_period） 的無限延續(xù)的信號波形，常用這種方法來描述時鐘信號，作為激勵信號來測試所設計的電路。
reg［7:0］ counter;
reg tick;
always @（posedge areg） begin
tick = ～tick; //tick反相
counter = counter + 1; //計數(shù)器遞增
end
這個例子中，每當areg信號的上升沿出現(xiàn)時，把tick信號反相，并且把counter增加1。這種時間控制是always語句最常用的。
always 的時間控制可以是沿觸發(fā)也可以是電平觸發(fā)的，可以單個信號也可以多個信號，中間需要用關鍵字 or 連接，如：
always @（posedge clock or posedge reset） begin //由兩個沿觸發(fā)的always塊
…
end
always @（ a or b or c ） begin //由多個電平觸發(fā)的always塊
…
end
沿觸發(fā)的always塊常常描述時序邏輯，如果符合，可綜合風格要求，用綜合工具自動轉換為表示時序邏輯的寄存器組和門級邏輯。電平觸發(fā)的always塊常常用來描述組合邏輯和帶鎖存器的組合邏輯，如果符合，可綜合風格要求，轉換為表示組合邏輯的門級邏輯或帶鎖存器的組合邏輯。
