端口聲明

模塊定義包括一個端口列表，該列表用括號括起來。端口用于將數(shù)據(jù)傳入或傳出模塊。模塊可以有四種類型的端口：輸入、輸出、雙向輸入輸出和接口（input，output, bidirectional inout，和 interface）。輸入、輸出和輸入輸出端口是離散端口，其中每個端口通信一個值或用戶定義的類型。接口端口是復(fù)合端口，可以通信多個值的集合。本文介紹離散端口的語法和使用指南。后續(xù)將介紹接口端口。

可綜合端口聲明

端口聲明定義端口的方向、類型、數(shù)據(jù)類型、符號、大小和名稱（direction, type, data type, sign, size 和 name）。

• 端口方向用關(guān)鍵字input、output或inout聲明，
• port類型和數(shù)據(jù)類型可以是變量，也可以是之前介紹的任何網(wǎng)絡(luò)類型和數(shù)據(jù)類型。
• 端口標(biāo)志可以是有符號的，也可以是無符號的。
• 端口大小的范圍從1位寬到2^16（65536）位寬。在實踐中，工程師必須考慮FPGA技術(shù)將用于實現(xiàn)設(shè)計的尺寸限制。

端口在模塊端口列表中聲明，該列表用簡單的括號括起來。端口可以按任何順序列出。一些工程師喜歡先列出輸入，然后列出輸出。其他工程師更喜歡先列出輸出，然后列出輸入。一些公司對端口的順序有嚴(yán)格的編碼風(fēng)格規(guī)則，而其他公司則將順序留給編寫模塊定義的工程師。對于縮進的使用，工程師們在編碼風(fēng)格上也有很大的不同，是否在同一行或單獨的行上列出多個端口，這些都沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

SystemVerilog提供用于聲明端口列表和端口聲明的編碼樣式：組合樣式、傳統(tǒng)樣式和具有組合類型和大小的傳統(tǒng)樣式（combined-style, legacy-style and legacy-style with combined type and size）。

組合樣式端口列表，組合樣式端口列表將每個端口的完整聲明放在端口列表括號內(nèi)。大多數(shù)工程師都喜歡這種風(fēng)格。

請注意，每個端口聲明都用逗號分隔，并且列表中的最后一個端口在右括號前沒有逗號。

可以使用以逗號分隔的端口名列表聲明具有相同方向、類型、數(shù)據(jù)類型和大小的多個端口。通過組合相似端口的聲明，前面的端口列表可以簡化為：

IEEE SystemVerilog標(biāo)準(zhǔn)將端口聲明的組合樣式定義為ANSI樣式的端口列表，因為該樣式類似于函數(shù)聲明的ANSI C樣式。這種類型的端口聲明作為Verilog2001標(biāo)準(zhǔn)的一部分添加到Verilog中。

傳統(tǒng)樣式端口列表。最初的Verilog-1995標(biāo)準(zhǔn)將端口列表和每個端口的類型、數(shù)據(jù)類型、符號和大小聲明分開。SystemVerilog標(biāo)準(zhǔn)將此分離樣式稱為非ANSI樣式端口列表。此樣式類似于原始的、ANSI C之前的函數(shù)聲明樣式。下面的示例使用Verilog-2001數(shù)據(jù)類型。SystemVeriIog邏輯類型也可用于傳統(tǒng)Verilog樣式的端口列表：

請注意，每個端口聲明都以分號結(jié)尾，但可以對具有相同方向和大小，或相同類型、數(shù)據(jù)類型和大小（例如端口a和b，或前面端口聲明中的overflow和error）的端口使用逗號分隔的端口名列表。

如果端口列表中的第一個端口上的端口方向、類型、數(shù)據(jù)類型、符號和大小都被省略，則整個端口列表將采用傳統(tǒng)的非ANSI樣式的端口列表。端口列表中的所有端口必須是組合的ANSI樣式或傳統(tǒng)的ANSI樣式。在同一端口列表中混合使用這兩種樣式是非法的。

具有組合方向和大小的傳統(tǒng)樣式端口列表。Verilog-2001標(biāo)準(zhǔn)允許傳統(tǒng)樣式的端口列表將方向聲明和類型/數(shù)據(jù)類型聲明組合到單個語句中。

模塊端口默認(rèn)值。每個端口的方向、類型、數(shù)據(jù)類型、有無符號和大小都有隱式默認(rèn)值。端口類型可以是網(wǎng)絡(luò)（如wire）或變量（如var）。端口數(shù)據(jù)類型可以是logic（4態(tài)）或bit（2態(tài)）。端口方向、類型、數(shù)據(jù)類型、有無符號和大小的默認(rèn)規(guī)則為：

• 未指定方向-模塊端口的默認(rèn)方向為inout，但僅在定義方向之前，一旦指定方向，該方向?qū)?yīng)用于所有后續(xù)端口，直到指定新方向。
• 未指定類型No type specified-未指定數(shù)據(jù)類型（如邏輯）時，默認(rèn)類型端口為wire，指定數(shù)據(jù)類型時，默認(rèn)類型為wire（輸入和輸入輸出端口）和var（輸出端口），并且可以使用'default_nettype編譯器指令更改wire。
• 未指定數(shù)據(jù)類型No data type specified-所有端口的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型為logic（4態(tài)）。
• 未指定有無符號No signedness specified-默認(rèn)有無符號是端口數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)有無符號，reg、logic、bit和time數(shù)據(jù)類型默認(rèn)為unsigned。byte、shortint、int、integer和longint數(shù)據(jù)類型默認(rèn)為signed。
• 未指定大小No size specified-默認(rèn)大小是端口數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)大小。該條例；邏輯和位數(shù)據(jù)類型默認(rèn)為1位寬。

下面的代碼片段不是真實的RTL編碼樣式，但用于說明模塊端口聲明的隱式默認(rèn)值。

盡管前面代碼段中的端口聲明是可綜合的，但對于可綜合的RTL模型，不建議使用這種編碼樣式。

繼承的端口聲明。端口的方向、類型、數(shù)據(jù)類型、有無符號或大小的顯式聲明可以由端口列表中的后續(xù)端口繼承。繼承的端口特征是“粘滯的”，因為特征會一直粘滯（保持有效），直到發(fā)生更改。

端口聲明繼承規(guī)則包括：

• 繼承的端口方向-顯式端口方向聲明在指定新方向之前保持有效，即使端口類型發(fā)生更改。
• 繼承的端口類型-在指定新的方向或類型之前，顯式端口類型聲明保持有效。
• 繼承的端口數(shù)據(jù)類型-在指定新的方向、類型或數(shù)據(jù)類型之前，顯式端口數(shù)據(jù)類型聲明保持有效。
• 繼承的端口有無符號-顯式端口有無符號聲明在指定新的方向或類型或數(shù)據(jù)類型或大小之前保持有效，
• 繼承的端口大小-在指定新的方向或類型或數(shù)據(jù)類型或大小之前，顯式端口大小聲明保持有效。

下面代碼段不是推薦的RTL編碼樣式，但說明了后續(xù)端口如何從模塊端口列表中先前的端口聲明繼承特征。

不可綜合的端口聲明

SystemVerilog具有幾種主要綜合編譯器不普遍支持的其他端口類型和聲明功能，包括：

• 模塊ref參考端口
• 模塊互連端口
• 輸入端口默認(rèn)值（如input logic [7:0] a=0）
• 輸出端口默認(rèn)值（如output logic [7:0] y=l
• 端口表達式（例如.b（{c，d}））
• 具有隱式端口的外部模塊和嵌套模塊

一些綜合編譯器可能支持其中一些構(gòu)造，但本文中沒有討論它們，因為在本文編寫時，并非所有主要綜合編譯器都支持它們。這些構(gòu)造對于驗證非常有用，并且超出了本文關(guān)于RTL建模的范圍。

模塊端口聲明建議

SystemVerilog為聲明模塊端口提供了相當(dāng)大的能力和靈活性，如本節(jié)所示。工程師應(yīng)對端口聲明采用一致的編碼風(fēng)格，以確保模型能夠自我記錄，更易于維護，并且更易于在未來項目中重復(fù)使用。

聲明模塊端口的一些最佳實踐編碼建議包括：

• 使用組合的ANSI-C樣式端口列表，以便所有端口信息都包含在端口列表中。
• 聲明每個端口的方向，而不是依賴默認(rèn)端口方向和繼承的（粘性）端口方向。
• 將所有端口數(shù)據(jù)類型聲明為logic數(shù)據(jù)類型。避免RTL模型中的2態(tài)數(shù)據(jù)類型-它們可能隱藏設(shè)計錯誤。
• 不要聲明端口類型，允許語言推斷wire或var類型。輸入和輸出端口的隱式默認(rèn)類型適用于可綜合的RTL級別模型。例外：三態(tài)端口可以選擇性地聲明為三態(tài)類型。tri類型與wire相同，但顯式聲明有助于記錄端口應(yīng)為三態(tài)聲明，
• 在單獨的行上聲明每個端口。這允許添加注釋來描述每個端口的用法或假設(shè)，例外情況：可以接受以逗號分隔的端口名稱列表，這些端口名稱都具有相同的方向、數(shù)據(jù)類型、大小和類似用法。

示例3-3說明了使用這些編碼準(zhǔn)則的模塊端口列表。

`begin_keywords"1800-2012"//useSystemVerilog-2012keywords
modulealu
(inputlogicsigned[31:0]a,b,//ALUoperandinputs
inputlogic[3:0]opcode,//ALUoperationcode
outputlogicsigned[31:0]result,//Operationresult
outputlogicoverflow,//Setifresultoverflowed
outputlogicerror//Setifoperationerrored
);
timeunit1ns;timeprecision100ps;
/////////////////////////////////////////////
//modelfunctionalitynotshown//
/////////////////////////////////////////////
endmodule:alu
`end_keywords

傳統(tǒng)的Verilog考慮因素。在SystemVeriIog之前，傳統(tǒng)的Verilog沒有l(wèi)ogic數(shù)據(jù)類型，對于隱式默認(rèn)端口類型有不同的規(guī)則。傳統(tǒng)的Verilog會為所有端口假定一種端口類型wire，除非該端口被顯式聲明為reg，這將推斷出一個變量。工程師必須小心地使用顯式端口聲明，以確保每個端口具有模塊內(nèi)功能的正確類型和數(shù)據(jù)類型。要使所有聲明正確，通常需要編譯代碼、檢查編譯錯誤或更糟的情況、容易忽略的警告、修復(fù)錯誤或警告，然后重新編譯。對功能建模方式的更改通常會導(dǎo)致新的編譯錯誤，因為還需要更改端口數(shù)據(jù)類型。

SystemVerilog使端口聲明更加容易。只需將所有端口聲明為logic數(shù)據(jù)類型，并讓語言正確推斷出正確的網(wǎng)絡(luò)或變量類型。SystemVerilog幾乎在所有情況下都能正確推斷出網(wǎng)絡(luò)或變量。