Verilog语言中casecasexcasez的用法和区别

Posted 2022-12-19 摆渡沧桑

Verilog语言中case、casex、casez的用法和区别
casez与casex语句是case语句的两种变体, 在写testbench时用到。

一、case、casex、casez的区别

下表给出case、casex、casez的真值表：

1. 在case语句中，敏感表达式中与各项值之间的比较是一种全等比较，每一位都相同才认为匹配。

2. 在casez语句中，如果分支表达式某些位的值为高阻z，那么对这些位的比较就会忽略，不予考虑，而只关注其他位的比较结果。

3. 在casex语句中，则把这种处理方式进一步扩展到对x的处理，即如果比较双方有一方的某些位的值是z或x，那么这些位的比较就不予考虑。

二、case/casez/casex 在simulation/synthesis的区别

有的网上说casex和casez属于不可综合语句，这是针对一般电路不会出现x状态来说的，但是综合工具并不会对x，z认识这个状态，所以综合出来的电路是一样的。

1. 使用过程中许需要注意的问题：
   1)一般经常使用到的是casez语句，最好少用casex
   2)case/casez/casex其实都是可综合的
   3)在电路中，可以用？来表示无关值的z
   4)case的描述，匹配都是从上到下进行的
2. 仿真的不同
   1）对于case

case (sel) 
    2'b00:      y = a; 
    2'b01:      y = b; 
    2'bx0:      y = c; 
    2'b1x:      y = d; 
    2'bz0:      y = e; 
    2'b1?:      y = f; 
    default :   y = g; 
endcase

对于case来说，每一种情况都会识别（1/0/z/x）
当sel的状态是一下情况时，会出现以下结果

sel	y	case item
00	a	00
11	g	default
xx	g	default
x0	c	x0
1z	f	1?
z1	g	default

2）对于casez

casez (sel) 
    2'b00:      y = a; 
    2'b01:      y = b; 
    2'bx0:      y = c; 
    2'b1x:      y = d; 
    2'bz0:      y = e; 
    2'b1?:      y = f; 
    default:    y = g; 
endcase

首先，case的描述，匹配都是从上到下进行的，如果使用了casez，看上面的casez的列表，只要输入有z/?的话，就能和任意匹配。

sel	y	case item
00	a	00
11	f	1？
xx	g	default
x0	c	x0 （或者z0）
1z	d	1x（或者1?/z0）
z1	b	01（或者1?）

3）对于casex

casex (sel) 
    2'b00   :   y = a; 
    2'b01   :   y = b; 
    2'bx0   :   y = c; 
    2'b1x   :   y = d; 
    2'bz0   :   y = e; 
    2'b1?   :   y = f; 
    default :   y = g; 
endcase

casex也是从上到下匹配，当出现x/z/?的输入的时候，都不会care，只管不是大大情况来匹配

sel	y	case item
00	a	00
11	d	1x（或者1?）
xx	a	00（或者1?）
x0	a	00 （或者x0/1x/z0/1?）
1z	c	x0（或者1x/z0/1?）
z1	b	01（或者1x/1？）

3. 综合的不同
   综合的时候，因为综合工具其实都不会管你什么x/z/?，对于综合工具来说是一样的，所以case/casez/casex不同写法的综合结果，例子都是同样的。

例一：

case (sel) 
    2'b00   :   mux_out = mux_in[0]; 
    2'b01   :   mux_out = mux_in[1]; 
    2'b1?   :   mux_out = mux_in[2]; 
    default :   mux_out = mux_in[3]; 
endcase 

例二：

case (sel) 
    2'b00   :   mux_out = mux_in[0]; 
    2'b01   :   mux_out = mux_in[1]; 
    2'b1x   :   mux_out = mux_in[2]; 
    default :   mux_out = mux_in[3]; 
endcase

这俩个例子的结果是一样的。
case（不是casez/casex的时候）的列表里面的x和z，都被综合工具认为是不可达到的状态就被去掉了。casez和casex里面的x/z都被认为是don’t care。

4. 对于综合、仿真的结果
   1）在实际写代码的时候，如果使用case的时候，尽量不要用x/z/?，综合工具也会不care
   2）casez和casex综合的结果是一致的。
   3）casez稍好用一些，因为它可以用来代表don’t care的值
   4）最重要的一点就是，casez和casex其实没有孰优孰劣
   5）casez语句用来处理不考虑高阻值z的比较过程，casex语句则将高阻值z和不定值都视为不必关心的情况。所谓不必关心的情况，即在表达式进行比较时，不将该位的状态考虑在内。这样在case语句表达式进行比较时，就可以灵活地设置以对信号的某些位进行比较。