Valeurs spéciales X et Z

Fait partie de la section Fondamentaux du Journey Verilog de Coddy. Leçon 17 sur 90.

X et Z sont des valeurs spéciales qui nous donnent des informations sur l’état du matériel pendant la simulation.

X (Inconnu), pour le débogage

X apparaît lors de la simulation pour indiquer des problèmes dans votre conception.

Lorsque vous voyez X, cela signifie souvent :

Registre non initialisé : vous avez oublié de définir une valeur avant de l’utiliser
Pilotes multiples : deux éléments différents essaient de contrôler le même fil au même moment
Violation de synchronisation : un signal a changé au mauvais moment, créant un état instable

X n’existe pas dans le matériel réel. Il s’agit d’un outil de simulation qui vous indique qu’un problème affecte votre conception afin que vous puissiez le corriger avant de fabriquer la puce réelle.

Sans X, tu pourrais voir des 0 ou des 1 aléatoires sans te rendre compte qu’il y a un problème. X rend les bugs visibles.

Causes courantes :

reg a;           // Initialement X (inconnu)
reg b;
assign b = a;    // b devient X parce que a est X

Z (haute impédance)

Z représente un état de haute impédance ou déconnecté.

Un signal vaut Z lorsqu’il n’est piloté par rien
Z signifie « ce fil est déconnecté »
Utilisé pour les tampons à trois états et les bus partagés

Causes courantes :

wire c;          // Initialement Z (non connecté)
assign c = 1'bZ; // Explicitly set to Z

Écrire X et Z en Verilog

Vous pouvez affecter des valeurs X et Z tout comme 0 et 1 :

reg [3:0] data;

data = 4'b10X0;    // Bit 1 is unknown (0-indexed from the right)
data = 4'b01Z1;    // Le bit 1 est en haute impédance
data = 4'bXXXX;    // All bits unknown
data = 4'bZZZZ;    // Tous les bits en haute impédance

X et Z dans les chronogrammes

Dans les chronogrammes de simulation :

X apparaît sous la forme d’une ligne rouge ou de « X »
Z apparaît sous la forme d’une ligne au milieu ou de « Z »

Ils vous aident à déboguer votre conception en indiquant où les signaux sont inconnus ou déconnectés.

Remarques importantes

X se propage à travers la logique (X AND 0 = 0, mais X AND 1 = X)
Z est généralement utilisé pour les bus à trois états
Lors de la synthèse, X et Z peuvent être traités différemment

Initialisez toujours les signaux reg pour éviter X lors de la simulation

Défi

Complétez le code en écrivant les valeurs correctes contenant X et Z.

À faire :

Définissez a comme une valeur de 4 bits où le bit 1 est inconnu (les autres sont à 0)
Définissez c avec tous les bits inconnus (4 bits)
Définissez d avec tous les bits en haute impédance (4 bits)

Essayez vous-même

module xz_challenge;
  wire [3:0] a, c, d;
  
  assign a = 4'b______;   // Bit 1 is X (others 0)
  assign c = 4'b______;   // Tous les bits X
  assign d = 4'b______;   // All bits Z
  
  initial begin
    $display("a = %b", a);
    $display("c = %b", c);
    $display("d = %b", d);
    $finish;
  end
  
endmodule