جملة Case

جزء من قسم الأساسيات في رحلة Verilog على Coddy — الدرس 55 من 90.

تسمح لك جملة case بالاختيار بين العديد من الإجراءات المختلفة بناءً على قيمة تعبير واحد. وهي بديل أكثر تنظيماً لجمل if-else المتعددة عند مقارنة نفس المتغير بالعديد من القيم المختلفة.

تقوم جملة case بمقارنة تعبير بمجموعة من القيم وتنفذ الكتلة البرمجية المطابقة. وهي تشبه التفرع متعدد المسارات.

الصيغة البرمجية:

case (expression)
  value1: statement1;
  value2: statement2;
  default: default_statement;
endcase

يوصى بشدة بتضمين <strong>default</strong> دائمًا في جملة <strong>case</strong> تركيبية (combinational). بدون default، إذا أخذت sel قيمة غير متوقعة (مثل X أو Z)، فلن يتم تعيين قيمة لـ out وستقوم بعمل latch لقيمتها السابقة. يؤدي هذا إلى إنشاء ذاكرة غير مقصودة (latch) بدلاً من المنطق التركيبي الصرف.

مثال بسيط

case (sel)
  2'b00: out = a;
  2'b01: out = b;
  2'b10: out = c;
  default: out = 0;
endcase

إذا كانت sel هي 00، تأخذ out قيمة a. وإذا كانت sel هي 01، تأخذ out قيمة b. وإذا كانت sel هي 10، تأخذ out قيمة c.

خلاف ذلك، سيحصل out على 0.

بيانات متعددة لكل حالة

استخدم begin و end للبيانات المتعددة:

case (state)
  2'b00: begin
    out = a;
    flag = 1;
  end
  2'b01: begin
    out = b;
    flag = 0;
  end
  default: out = 0;
endcase

قواعد هامة

القاعدة	الشرح
يجب أن تكون جميع قيم case فريدة	لا توجد قيم مكررة
يجب أن تتطابق القيم مع عرض البتات (bit width)	`2'b01` وليس `1'b1`
`default` اختياري ولكن يوصى به	يلتقط القيم غير المحددة
بدون `default`، تتسبب القيم غير المحددة في حدوث latches	في المنطق التوافقي (combinational logic)

Case مقابل If-Else

	Case	If-Else
الأفضل لـ	متغير واحد، قيم متعددة	شروط معقدة
سهولة القراءة	واضحة جداً	يمكن أن تصبح فوضوية
مثال	Multiplexer، decoder	Comparator، فحص النطاق (range checks)

التحدي

أكمل جملة Case

ما يجب فعله:

أضف جملة case المفقودة لجعل هذا المبدل (multiplexer) يعمل.

كيفية العمل:

عندما يكون select = 2'b00، فإن result = in0
عندما يكون select = 2'b01، فإن result = in1
عندما يكون select = 2'b10، فإن result = in2
عندما يكون select = 2'b11، فإن result = in3

ورقة مرجعية

تختار جملة case بين إجراءات متعددة بناءً على تعبير واحد — وهي بديل أنظف لسلسلة if-else المتصلة.

case (expression)
  value1: statement1;
  value2: statement2;
  default: default_statement;
endcase

بالنسبة للجمل المتعددة لكل فرع، استخدم begin/end:

case (sel)
  2'b00: out = a;
  2'b01: begin
    out = b;
    flag = 1;
  end
  default: out = 0;
endcase

قم دائمًا بتضمين default في المنطق التوافقي (combinational logic). بدونها، تتسبب القيم غير المتطابقة (مثل X و Z) في احتفاظ المخرج بقيمته السابقة، مما يؤدي إلى إنشاء latch (مزلاج) غير مقصود.

القواعد الأساسية:

يجب أن تكون جميع قيم case فريدة
يجب أن تتطابق القيم مع عرض البتات (bit width) للتعبير (على سبيل المثال، 2'b01، وليس 1'b1)
استخدم case لمتغير واحد مقابل قيم متعددة؛ واستخدم if-else للشروط المعقدة أو التي تعتمد على نطاقات (ranges)

جرّب بنفسك

module mux4 (
  input [1:0] select,
  input in0, in1, in2, in3,
  output reg result
);
  
  always @(*) begin
    // TODO: أضف جملة case
    // select=00 -> result = in0
    // select=01 -> result = in1
    // select=10 -> result = in2
    // select=11 -> result = in3
    // default -> result = 0
  end
  
endmodule