Números con tamaño definido

Parte de la sección Fundamentos del Journey de Verilog de Coddy — lección 14 de 90.

Existe una forma de declarar un número con un tamaño específico en Verilog. Se le llama un número con tamaño (sized number). Es útil porque evita la confusión sobre cuántos bits tiene tu número y garantiza que tu hardware se comporte exactamente como se espera.

Un número con tamaño sigue este formato: [bits]'[format][value]

bits — el número de bits (por ejemplo, 8)
' — un apóstrofo que separa el tamaño del formato (requerido)

format — la base del número: b para binario, d para decimal, h para hexadecimal, u o para octal
value — el número real (por ejemplo, 1010)

Por ejemplo:

4'b1010 — 4 bits, binario 1010 (decimal 10)
8'd255 — 8 bits, decimal 255 (binario 11111111)
16'hFF — 16 bits, hexadecimal FF (binario 0000000011111111)
3'b1 — 3 bits, binario 001 (los bits de la izquierda se rellenan con ceros)

Ejemplo de código:

reg [7:0] data;

data = 8'b10101010;   // 8 bits, binary 10101010
data = 8'd170;        // 8 bits, decimal 170
data = 8'hAA;         // 8 bits, hex AA

Los three ejemplos asignan el mismo valor a data.

Por qué importa el tamaño

Sin tamaño:

reg [7:0] data;
data = 1;        // ¿Qué significa esto? ¿1 bit? ¿8 bits?

Verilog asume de manera predeterminada que los números pequeños son de 32 bits, lo que puede causar problemas.

Con tamaño:

reg [7:0] data;
data = 8'b00000001;   // Clear: 8-bit value 1

Relleno con ceros (Zero Padding)

Cuando asignas un valor más pequeño a un vector más grande, Verilog rellena los bits de la izquierda con ceros:

reg [7:0] data;
data = 4'b1010;    // Becomes 8'b00001010

Desafío

Completa el código escribiendo los números con tamaño correctos.

Qué hacer:

Asigna a a un número binario de 8 bits para el decimal 170 (binario 10101010)
Asigna a b un número binario de 4 bits para el decimal 12 (binario 1100)
Asigna a c un número hexadecimal de 16 bits para el decimal 255 (hexadecimal FF)

Pruébalo tú mismo

module sized_challenge;
  reg [7:0] a;
  reg [3:0] b;
  reg [15:0] c;
  
  initial begin
    a = ______;   // binario de 8 bits para 170 (10101010)
    b = ______;   // binario de 4 bits para 12 (1100)
    c = ______;   // hexadecimal de 16 bits para 255 (FF)
    
    $display("a = %b", a);
    $display("b = %b", b);
    $display("c = %h", c);
    $finish;
  end
endmodule