第6章 6-6任务和函数

endmodule 如果某一个任务有可能在程 序代码的两处被同时调用， 建议使用自动任务。
6.6.2 函数
函数与任务相比，其功能要弱一些，主要表现在 以下几点：
（1）在函数中可以嵌套调用函数，但不可以调用任务；而 任务既可以调用函数，也可以调用任务 （2）函数中不允许出现延时和事件控制语句，也就是说函 数必须马上执行完；而任务可以在执行过程中挂起 （3）函数至少需要一个参数，且参数必须都为输入端口，不 可以包含输出或者双向端口 （4）函数必须有一个返回值，返回值被赋给和函数名同名的 变量，这也决定了函数只能存在一个返回值
任务使用关键字task...endtask 进行申 明,如果子程序满足下面任一条件，必须使用 任务而不能使用函数：
•子程序中包含有延迟、时序或者事件控制结构。 •没有输出或者输出变量的数目大于1。 •没有输入变量。
task 任务名；
∥定义端口以及内部变量
input 输入端出端口，也可以没有
difference， //操作数1与操作数2的差 product， input [1：0] a，b； output [2：0] sum； output [1：0]difference； output [3：0]product；
output [3：0] result；
wire [1：0] a，b； reg [2：0] sum； reg [1：0]difference； reg [3：0]product；
采用ANSI C(美国国家协会)风格的变量声明进行任务定义
//define task bitwise_oper
task bitwise_oper( output [15:0] ab_and, ab_or, ab_xor, input [15:0] a,b );
begin ＃delay ab_and = a & b; ab_or = a | b; ab_xor = a ^ b;
endtask …
endmodule
自动（可重入）任务
任务在本质上时静态的，任务中的所有声明项的 地址空间是静态分配的，同时并发执行的多个任务 共享这些存储区。
如果在多个地方同时调用同一任务，则两个任务 将对同一块地址空间进行操作，结果可能出错 解决方法 自动任务：在task的关键字前添加automatic关键 字，使任务成为可重入的。 每次调用时，在动态任务中声明的所有模块项的 存储空间都是动态分配的，每个调用都对各自独立的 地址空间进行操作。
∥定义端口以及内部变量
函数名；
∥ DataWidth是返回值的位宽
input 输入端口名； ∥至少要有一个输入端口作为参数 wire 内部变量名； ∥定义内部变量 reg 内部变量名； ∥定义内部变量
begin … end endfunction
∥函数主体
函数具有的独特性质：
1、当函数声明的时候，在Verilog的内部隐含地声明了一个名 为function_identifier(函数标识符)的寄存器类型变量，函数的输 出结果将通过这个寄存器类型变量被传递回来。 2、函数的调用通过指明函数名和输入变量来进行。 3、在函数执行结束时，返回值被传回到调用处。 4、可选项range_or_type(类型或范围)说明了内部寄存器的 位宽。如果没有指定返回值的类型或位宽，则默认位宽为1。
2)任务或函数内定义的变量是局部变量，对外是不可见的。 3)在程序中使用任务和函数可以使程序结构更加清晰， 增加了程序的可读性和可维护性。
任务和函数在使用上的一些区别如表6-9
表6－9 函数和任务的对比
6.6.1 任务
Verilog HDL中的任务(task)与高级语言中的 过程类似，它不带返回值，因此不可以将它用 于表达式中，在调用时直接调用就可以了。尽 管任务不带有返回值，但任务的参数可以定义 为输出端口或者双向端口，因此实际上任务可 以返回多个值。
参数delay指定。
end
endtask
… endmodule
任务结束后，输出值被传递回调用任务 时使用的输出变量。因此在任务结束时， 仿真器会执行AB_AND=ab_and, AB_OR =ab_or, AB_XOR =ab_xor.
注意：任务调用语句是过程性语句，所以任务调用中接收返 回数据的变量必须是寄存器类型。
§ 6.6 任务和函数
本节重点：
Verilog HDL的行为建模中使用两种方式 任务(task)
掌握 •定义任务和函数所需要 的条件 •任务和函数的声明和 调用
函数(function)
§ 6.6 任务和函数
任务和函数的作用与功能模块相似，在设计 中使用任务和函数有3点好处：
1)在一个设计中有些行为可能会被多次调用。
[1：0] a； [1：0] b； [2：0] sum； [1：0]difference； [3：0]product； [3：0] result；
∥内部寄存器定义，在计算a^2-b的值时储存中间结果a^2
reg [3：0] tmp；
begin
∥执行运算
sum=a+b; difference=a-b； product=a*b； tmp=a*a； result=tmp-b； end
end
endtask
直接对寄存器变量进行操作
//定义包含名为asymmetric_sequence的任务的模块
module sequence; … reg clock;
… initial init_sequence;
在任务中可以直接对任 务所在模块中声明的寄 存器变量进行操作。
… always begin asymmetric_sequence; //启动asymmetric_sequence任务 end
…
//启动init_sequence任务来完成初始化
task init_sequence; //定义init_sequence（初始化序列）任务 begin clock=1’b0; end endtask //定义asymmetric_sequence（非对称序列发生器）任务 task asymmetric_sequence; begin #12 clock=1’b0; #5 clock=1’b1; //直接操作时钟（clock)信号 #3 clock=1’b0; #10 clock=1’b1; end
output 输出端口名；
inout wire reg begin end 双向端口名；
∥可以有一个或多个双向端口，也可以没有
内部变量名；
∥可以有一个或多个内部变量，也可以没有
内部变量名； …
∥任务主体
endtask；
在任务内部定义的变量，作用域是task与 endtask之间，它们对调用任务的模块不可见。
endtask
endmodule
例 任务中的输入和输出变量
//定义一个名为operation的模块，内部有一个名为 //bitwise_oper的任务
module operation; … parameter delay = 10; reg [15:0] A,B; reg [15:0] AB_AND, AB_OR, AB_XOR;
always @ (A or B ) ∥无论何时只要A或B的值发生改变 begin
∥启动 bitwise_oper任务，该任务提供两个输入变量A和B //有三个输出变量AB_AND, AB_OR, AB_XOR //变量的指定必须按照任务定义时的声明次序
bitwise_oper(AB_AND,AB_OR,AB_XOR,A,B); end; … 传递给任务的输入值 … 是A和B，因此在任务
注意：在函数声明中必须至少有一个输入声明，同时由于隐含
的寄存器变量function_identifier包含了函数的返回值，因此， 函数是没有输出变量的。另外在函数中不能调用任务，只能 调用其他函数。
举例1 【例6—14】 使用函数描述运算单元 module alu( a． ∥操作数1，位宽为2 b， //操作数2，位宽为2 sum， ∥操作数1与操作数2的和
例6．13使用任务描述了一个运算单元 module alu( a, b, sum, difference， product， result )；
∥操作数1，位宽为2 ∥操作数2，位宽为2 //操作数1与操作数2的和 ∥操作数1与操作数2的差 ∥操作数1与操作数2的积 ∥四则运算a2-b的结果
input [1：0] a，b； output [2：0] sum； output [1：0] difference； output [3：0] product； output [3：0] result； wire [1：0] a，b； reg [2：0] sum； reg [1：0] difference； reg [3：0] product； reg [3：0] result； always @(a or b) begin
//操作数1与操作数2的积 result ∥四则运算a^2-b的结果 )；
reg [3：0] result；
∥定义1 3位变量all_result，接收所有计算结果 reg [12：0] all_result； always @ (a or b) begin ∥注意调用函数的方法和任务不同 all_result=cal (a，b)； //将函数作为表达式调用 sum=all_result[12:10]； ∥返回值的第12位到第10位为sum difference=all_result[9:8]； ∥返回值的第9位到第8位为difference product=all_result[7:4]； ∥返回值的第7位到第4位为product result=all_result[3:0]； // 返回值的第3位到第0位为result end
函数使用关键字function...endfunction 进 行申明,如果子程序满足下面所有条件，则可 以使用函数来完成：
•在子程序内不含有延迟、时序或者控制结构。 •子程序只有一个返回值。 •没有输出或者双向变量。 •至少有一个输入变量。
•不含有非阻塞赋值语句。
定义函数使用关键词function…endfunction 关键 词，其函数的定义式如下： function[DataWidth -1：0]
∥按照任务中定义的端口顺序调用任务
cal (a, b，sum，difference, product，result)；
end
∥定义任务cal 输出变量的数目大于1，必须 使用任务而不能使用函数
task cal；
∥任务端口列表
input input output output output output
∥定义bitwise_oper任务
task bitwise_oper;
执行时首先将A赋予a, 将B赋予b。
output [15:0] ab_and, ab_or, ab_xor;
∥bitwise_oper任务的输出变量
input [15:0] a,b; ∥输入到任务中的变量 begin
＃delay ab_and = a & b; ab_or = a | b; 在经过一段延迟之后，输 ab_xor = a ^ b; 出值被计算出来。延迟由
//包含自动（可重入）任务的模块
module top; reg[15:0] cd_xor,ef_xor; //顶层模块中的变量 reg[15:0] c,d,e,f; //顶层模块中的变量
task automatic bitwise_xor; output[15:0] ab_xor; //从任务输出 //输入到任务中的变量 input[15:0] a,b; begin #delay ab_and=a & b; ab_or = a | b; ab_xor = a ^ b; end end task …
//本模块中有两个时钟。Clk2的频率是clk的两倍，并与clk同步
//下面两个always块将在clk正跳变沿同时调用bitwise_xor任务 //因为该任务是可以重入的，所以并发的同时调用能正常运行
always @ (posedge clk) bitwise_xor(ef_xor , e, f); always @ (posedge clk2) bitwise_xor(cd_xor , c, d);