Operador de concatenación

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

El operador de concatenación { } combina múltiples señales, constantes o expresiones en un único vector más grande. Se utiliza siempre que necesites unir bits para formar valores más anchos.

Qué valores funcionan con la concatenación

Puedes concatenar:

Wires y regs — 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

Combinar 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};   // Todos los anchos se suman

Replicación

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

repeat = {4{4'b1010}};   // 16'b1010101010101010 (repetir 4 veces)

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

Resultado:

{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 (sin números sin tamaño)
La concatenación se puede utilizar 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 almacénalo en combine1
Combina c, d y e en un resultado de 12 bits y almacénalo en combine2
Combina f y dos copias de g en un resultado de 12 bits y almacénalo en combine3

Hoja de referencia

El operador de concatenación { } une bits para formar un vector más ancho. El ancho del resultado = suma de todos los anchos individuales.

// Basic: {value1, value2, ...}
reg [3:0] high, low;
reg [7:0] word;
word = {high, low};  // high = bits superiores, low = bits inferiores

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

La replicación {n{value}} repite un valor n veces:

repeated = {3{4'b1010}};              // 12'b101010101010
signed_8bit = {4{sign_bit}, val_4b};  // extensión de signo

Reglas clave:

El orden importa: {a, b} ≠ {b, a}
Todas las partes deben tener anchos fijos y conocidos
Se puede utilizar en ambos lados de las asignaciones

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