Operador de concatenación

Parte de la sección Fundamentos del Journey de Verilog de Coddy. Lección 27 de 90.

El operador de concatenación { } combina varias señales, constantes o expresiones en un único vector más grande. Se utiliza cuando necesitas unir bits para formar valores más anchos.

Qué valores funcionan con la concatenación

Puedes concatenar:

Cables y registros: cualquier señal
Constantes: números como 4'b1010 o 8'hFF

Expresiones: resultados de operaciones como a + b
Replicaciones: repetir un valor varias veces

Todos los valores concatenados deben tener anchos fijos y conocidos.

Sintaxis básica: {value1, value2, value3, ...} El ancho del resultado es la suma de todos los anchos individuales.

Ejemplos

Combina dos valores de 4 bits en 8 bits:

reg [3:0] high, low;
reg [7:0] word;

word = {high, low};     // high se convierte en los 4 bits superiores, low se convierte en los 4 inferiores

Combinar con constantes:

data = {4'b1010, 4'b0000};   // 8'b10100000

Combina más de dos:

full = {a, b, c, d};   // Todas las anchuras se suman

Replicación

Puedes repetir un valor varias veces usando {n{value}}:

repeated = {4{4'b1010}};   // 16'b1010101010101010 (repeat 4 times)

Esto es útil para la extensión de signo:

signed_8bit = {{4{sign_bit}}, value_4bit};

Ejemplo de código

module concatenation_demo;
  reg [3:0] upper, lower;
  reg [7:0] combined;
  reg [11:0] repeated;
  
  initial begin
    upper = 4'b1010;
    lower = 4'b1100;
    
    combined = {upper, lower};        // 10101100
    repeated = {3{4'b1010}};          // 101010101010
    
    $display("{upper, lower} = %b", combined);
    $display("{3{4'b1010}} = %b", repeated);
    $finish;
  end
endmodule

Salida:

{upper, lower} = 10101100
{3{4'b1010}} = 101010101010

Notas importantes

El orden importa: {a, b} es diferente de {b, a}
Todas las partes deben tener anchos fijos (no se permiten números sin tamaño)
La concatenación se puede usar tanto en el lado izquierdo como en el derecho de las asignaciones

Desafío

Escribe las expresiones de concatenación correctas para cada tarea.

Qué hacer:

Combina a y b en un resultado de 8 bits y guárdalo en combine1
Combina c, d y e en un resultado de 12 bits y guárdalo en combine2
Combina f y dos copias de g en un resultado de 12 bits y guárdalo en combine3

Pruébalo tú mismo

module concatenation_challenge;
  reg [3:0] a, b;
  reg [3:0] c, d, e;
  reg [3:0] f, g;
  reg [7:0] combine1;
  reg [11:0] combine2, combine3;
  
  initial begin
    a = 4'b1010;
    b = 4'b0101;
    c = 4'b1111;
    d = 4'b0000;
    e = 4'b1100;
    f = 4'b1001;
    g = 4'b0110;
    
    combine1 = ______;   // Combine a and b into an 8-bit result 
    combine2 = ______;   // Combine c, d, and e into a 12-bit result 
    combine3 = ______;   // Combine f and two copies of g into a 12-bit result 
    
    $display("{a, b} = %b", combine1);
    $display("{c, d, e} = %b", combine2);
    $display("{f, g, g} = %b", combine3);
    $finish;
  end
endmodule