Casex und Casez

Teil des Abschnitts Grundlagen der Verilog-Journey von Coddy. Lektion 56 von 90.

Manchmal interessieren dich nur bestimmte Bits in einem Wert, während andere Bits ignoriert werden können. Zum Beispiel möchtest du in einem Prioritätsencoder das erste 1-Bit finden, unabhängig von den anderen Bits.

Eine reguläre case-Anweisung würde erfordern, dass du jede mögliche Kombination der Don't-Care-Bits auflistest, was für breite Busse unmöglich ist.

casez und casex lösen dieses Problem, indem sie dir erlauben, bestimmte Bits mithilfe von ?, z oder x als „irrelevant“ zu kennzeichnen.

Casez vs. Casex vs. reguläres Case

Anweisung	Don't-Care-Bits	Am besten geeignet für
`case`	Keine	Exakte Übereinstimmung
`casez`	`z` oder `?`	Prioritätskodierer (empfohlen)
`casex`	`x`, `z` oder `?`	Vermeiden (verbirgt Fehler)

casez ignoriert Bits, die z oder ? sind (empfohlen)
casex ignoriert außerdem x-Bits, wodurch Simulationsfehler verborgen werden können

Verwende immer casez, nicht casex. casex wurde zuerst erstellt, aber Ingenieure erkannten, dass es gefährlich war, weil es x-Werte ignoriert (die häufig auf nicht initialisierte Register oder Simulationsfehler hinweisen). casez wurde als sicherere Alternative eingeführt.

Beispiel

casez (data)
  4'b???1: out = 0;   // Bit0 must be 1, others don't matter
  4'b??1?: out = 1;   // Bit1 must be 1, others don't matter
  4'b?1??: out = 2;   // Bit2 must be 1, others don't matter
  4'b1???: out = 3;   // Bit3 must be 1, others don't matter
endcase

Das ? bedeutet „egal“. Dieses Bit kann 0, 1 oder irgendetwas sein.

Aufgabe

Was zu tun ist:

Füge die fehlende casez-Anweisung hinzu, damit dieser Decoder funktioniert.

Wie es funktioniert:

input = 4'b???1 → out = 4'b0001
input = 4'b??1? → out = 4'b0010
input = 4'b?1?? → out = 4'b0100
input = 4'b1??? → out = 4'b1000
Standardfall → out = 4'b0000

Probier es selbst

module decoder (
  input [3:0] in,
  output reg [3:0] out
);
  
  always @(*) begin
    // TODO: casez-Anweisung hinzufügen
    // in = 4'b???1 -> out = 4'b0001
    // in = 4'b??1? -> out = 4'b0010
    // in = 4'b?1?? -> out = 4'b0100
    // in = 4'b1??? -> out = 4'b1000
    // default -> out = 4'b0000
  end
  
endmodule