如何在Verilog中声明和使用1D和2D字节数组？

Question

如何在Verilog中声明和使用一维和二维字节数组？

例如，如何像下面这样实现：

byte a_2D[3][3];
byte a_1D[3];

// using 1D
for (int i=0; i< 3; i++)
{
    a_1D[i] = (byte)i;
}

// using 2D
for (int i=0; i< 3; i++)
{
    for (int j=0; j< 3; j++)
    {
        a_2D[i][j] = (byte)i*j;
    }
}

- Ursa Major

Answer 1

Verilog语言使用位(bit)进行操作，因此reg [7:0] a[0:3]将会给你一个4x8位数组(即4x1字节数组)。你可以使用a[0]来获取第一个字节(byte)。对于第二个字节的第三位(bit)，你可以使用a[1][2]来访问。

如果你需要一个二维字节数组，则首先要检查你的仿真器/编译器版本是否支持。旧版本(我认为是'01之前的版本)可能不支持这种语法。然后，reg [7:0] a[0:3][0:3]将会给你一个二维字节数组。例如，你可以使用a[2][0][7]来访问其中的一个单独的位(bit)。

reg [7:0] a [0:3];
reg [7:0] b [0:3] [0:3];

reg [7:0] c;
reg d;

initial begin

   for (int i=0; i<=3; i++) begin
      a[i] = i[7:0];
   end

   c = a[0];
   d = a[1][2]; 


   // using 2D
   for (int i=0; i<=3; i++)
      for (int j=0; j<=3; j++)
          b[i][j] = i*j;  // watch this if you're building hardware

end

- Marty

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展开的数组是否不可综合化？为什么你说b[i][j]可能会有问题？ - Rajesh Shashi Kumar

这个例子有点令人困惑。我建议为i和j分别设置不同的索引号。现在它们都是0-3。假设你有reg [7:0] b [0:2] [0:3]; 很难确定b[i]的大小。 - Rock

@RajeshS 它们是可综合的，但仅限于 SystemVerilog。 - Kaiser Keister

Answer 2

除了Marty的优秀回答之外，SystemVerilog规范提供了byte数据类型。以下声明一个4x8位变量（4个字节），为每个字节赋值，然后显示所有值：

module tb;

byte b [4];

initial begin
    foreach (b[i]) b[i] = 1 << i;
    foreach (b[i]) $display("Address = %0d, Data = %b", i, b[i]);
    $finish;
end

endmodule

这将打印出：

Address = 0, Data = 00000001
Address = 1, Data = 00000010
Address = 2, Data = 00000100
Address = 3, Data = 00001000

这与Marty的reg [7:0] a [0:3];类似。但是，byte是一个2状态数据类型（0和1），而reg则是4状态（01xz）。使用byte还需要您的工具链（模拟器、合成器等）支持此SystemVerilog语法。请注意更紧凑的foreach (b[i])循环语法。

SystemVerilog规范支持各种多维数组类型。LRM可以比我更好地解释它们; 请参考 IEEE Std 1800-2005 ，第5章。

- toolic

Answer 3

其实很简单，就像C编程一样，在声明时只需在右侧传递数组索引即可。但是语法将类似于 [0:3] 表示4个元素。

reg a[0:3]; 

这将创建一个单位的1D数组。类似地，可以通过以下方式创建2D数组：

reg [0:3][0:2];

现在假设你在C语言中创建一个二维int数组，它将在内部创建一个32位的二维数组。但不幸的是，Verilog是一种硬件描述语言，因此它以位为单位思考而不是一堆位（虽然Verilog中有int数据类型），它允许您创建任意数量的位以存储在数组元素中（这在C语言中不适用，您无法在C语言的每个二维数组元素中存储5位）。因此，要创建一个二维数组，其中每个单独的元素可以容纳5位值，您应该编写如下内容：

reg [0:4] a [0:3][0:2];

- Karan Shah