Verilog HDL 初级入门知识简单讲解（wire 和 reg 类型的区别， always 和 assign 的区别，“阻塞”赋值和 “非阻塞赋值”的区别）

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我是靠谱客的博主碧蓝日记本，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Verilog HDL 初级入门知识简单讲解（wire 和 reg 类型的区别， always 和 assign 的区别，“阻塞”赋值和 “非阻塞赋值”的区别），觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

本文转载自原作者：姚纪元，原文地址已失效

很多刚学Verilog HDL （硬件描述语言）的朋友肯定会对阻塞赋值和非阻塞赋值比较疑惑，那我们就一起来抛开这层迷雾吧。首先我们要理解两种变量类型 Net Type（连线型）和 Register Type （寄存器型）。（有些参考书上有分为3种类型，这个无关紧要）。

Net Type（连线型），从名字上理解就是“导线”呗，导线的这头和导线的另一头始终是直接连通的，这头是什么值，那头就是什么值，所以输出随着输入随时变化的。连线型中 wire 最常见。

最常用到的是 wire 和 reg 这两种类型，其他的对我们初学者来说一般很少用到，可以暂时跳过，以后慢慢学下去自然会理解。

【注意】wire型变量如果没有赋予初始值，默认初始值为高阻态“Z”。

reg 型变量如果没有赋予初始值，默认初始值为不定态“X”。

在理解这两种基本的数据类型之后，我们来看看verilog语言中的赋值语句。verilog语言中的赋值语句有两种，一种是持续赋值语句（assign语句），另一种是过程赋值语句（always语句）。

持续赋值语句（assign语句）主要用于对wire型变量的赋值，因为wire（线型）的值不能存住，需要一直给值，所以需要用持续赋值。例如：assign c = a + b; 只要a和b有任意变化，都可以立即反映到c上，也就是说c的值是根据a，b的值随时变化的。

过程赋值语句（always语句）主要用于reg 型变量的赋值，因为always语句被执行是需要满足触发条件的，所以always过程块里面的内容不是每时每刻都被执行，因此需要将被赋值的对象定义成寄存器类型，以便这个值能被保持住。

过程赋值又分为阻塞赋值 “=” 和非阻塞赋值 “<=” 两种。这里的非阻塞赋值符号 “<=” 与 “小于等于” 符号相同，他们在不同的语境下表示不同含义，要注意区分，例如在“if-else”等判断语句中，一般都表示为“小于等于”。接下来对这两种赋值作具体讲解...

① 阻塞赋值 “=“ 。阻塞赋值和我们平时理解的赋值差不多，不用太多解释，就是按照语句的顺序，一句句往下顺序执行。一个赋值语句执行完，然后执行下一个赋值语句。

② 非阻塞赋值 “<=” 。非阻塞赋值就比较特别了，在同一个always过程块中，非阻塞赋值语句都是同时并发执行的，并且在过程块结束时才执行赋值操作。也就是说，在同一个always过程块中，非阻塞赋值语句被执行没有先后顺序，在过程快结束时，大家一起被赋值。

给大家举一个具体的例子：

module test (clk, a1, a2, b1, b2, c1, c2); // test为module名称，括号内的是端口列表，包含所有输入输出的变量名称

 input clk, a1, a2;           // 定义输入变量，这里没有定义位宽，默认为1位宽度

 output b1, b2, c1, c2;    // 定义输出变量，这里没有定义位宽，默认为1位宽度

 reg b1 = 0 , b2 = 0, c1 = 0 , c2 = 0;   // 注意！因为这些变量将会在always过程块中被赋值，所以必须定义成 reg 型    

// 注意！这里省略了对输入信号clk, a1, a2 的类型定义，它们默认为1位的wire 型（因为输入信号是随时要变化，所以必须用wire型）              

always @ (posedge clk)   // always 用 clk 上升沿触发

    begin

        b1 = a1;       // 这里采用的是阻塞赋值

        c1 = b1;

    end

always @ (posedge clk)  // always 用 clk 上升沿触发

    begin

        b2 <= a2;    // 这里采用的是非阻塞赋值

        c2 <= b2;

    end   

endmodule     // endmodule 别忘了，与 module 成对使用

仿真图略。在①时刻，第一个时钟上升沿到来（posedge clk）, 两个always过程块同时被触发（这就是PFGA器件强大的一点，可以并发执行）

a1,b1,c1采用的是阻塞赋值。阻塞赋值语句顺序执行，先执行 b1 = a1；由于 a1 此刻的值为 1，所以b1 变为 1，然后执行 c1 = b1；由于b1的值刚才已经变成 1 了，所以c1也变成了 1 。

a2,b2,c2采用的是非阻塞赋值。非阻塞赋值语句并发执行，也就是说 b2 <= a2; c2 <= b2; 这两句同时执行。由于a2 此刻的值为1，所以 b2 变为1，与此同时，b2 的当前值也将赋值给 c2 , b2 的当前值是是多少呢？这里一定要分清楚了，b2 的当前值是 0，并不是 1 ，因为在 b2 还没有变为 1 之前，b2 的值就要赋值给 c2 了，所以 c2 的值仍然是 0 。

直到在②时刻，第二个时钟上升沿到来，两个always再一次被同时触发，这次在执行 c2 <= b2; 这条赋值语句时，b2 的当前值为 1 ，所以 c2 才被赋值为 1 。

大家可以根据上面的分析方法，自己分析一下在③、④时刻 b1，b2，c1，c2 应该分别为什么值，与波形图对照着理解一下。

其实verilog语言和 c语言大同小异，比较着来学习，会比较容易......

【自己补充】

（1）在使用时序电路建模时，必须养成使用非阻塞赋值的习惯（无论用多少个always块火单个always块描述时）。

（2）在使用锁存器电路建模时（即组合逻辑），使用阻塞赋值。

（3）把组合逻辑和时序逻辑写入一个简单的always块中时，应当使用非阻塞赋值。

（4）在赋值时不要使用 #0 延迟。