Porte di input e output

Fa parte della sezione Fondamenti del percorso Verilog di Coddy. Lezione 31 di 90.

Le porte di input e output sono le connessioni che permettono a un modulo di comunicare con il mondo esterno. Sono come i pin di un chip. Le porte sono l’interfaccia tra un modulo e il resto del progetto.

Ogni modulo ha:

Porte di ingresso: segnali che entrano nel modulo
Porte di uscita: segnali che escono dal modulo

Porte di ingresso

Le porte di ingresso ricevono dati dall'esterno. Non possono essere modificate all'interno del modulo: si possono solo leggere.

input clk;        // Ingresso a un solo bit
input [7:0] data; // Vettore di ingresso a 8 bit
input a, b;       // Più ingressi su una sola riga

Regole per gli input:

Non è possibile assegnare un valore all'interno del modulo
Non è possibile dichiararli come reg
Sono sempre wire (per impostazione predefinita)

Porte di uscita

Le porte di uscita inviano dati all'esterno. Possono essere pilotate da blocchi assign o always.

output out;           // Uscita a un solo bit
output [3:0] result;  // Uscita a 4 bit
output reg busy;      // L'uscita può essere reg
output wire ready;    // L'uscita può essere wire

Regole per le uscite:

Può essere wire (con assign) oppure reg (con always)
Deve essere pilotata da qualcosa all'interno del modulo

Sintassi della dichiarazione delle porte

La sintassi della dichiarazione delle porte è il modo specifico in cui si scrivono le porte di input e output in un modulo. Indica a Verilog tre cose su ogni porta:

Direzione: è input, output o inout?
Dimensione: quanti bit è largo?
Nome: come si chiama?

module example (
  input [7:0] data_in,    // Vettore di ingresso
  input clk,              // Ingresso singolo
  input enable,           // Ingresso singolo
  output reg [7:0] out,   // Registro di uscita
  output busy             // Segnale di uscita
);

Perché la direzione delle porte è importante

La direzione indica a Verilog:

Quali segnali il modulo può leggere (ingressi)
Quali segnali il modulo può scrivere (uscite)
Quali tipi di collegamenti sono consentiti

Usare la direzione sbagliata causa errori di compilazione.

Esempio di codice

module port_demo (
  input [3:0] a,        // Si può solo leggere
  input [3:0] b,        // Si può solo leggere
  output reg [3:0] sum, // Si può scrivere (reg)
  output [3:0] diff     // Si può scrivere (wire)
);
  always @(*) begin
    sum = a + b;        // Scrittura sull'output reg
  end
  
  assign diff = a - b;   // Scrittura sull'output wire
endmodule

Sfida

Completa le dichiarazioni delle porte

Cosa fare:

Aggiungi un ingresso a 8 bit chiamato data_in
Aggiungi un ingresso a un bit chiamato clk
Aggiungi un’uscita a 4 bit chiamata result (usa reg: verrà assegnata nel blocco always)
Aggiungi un’uscita a un bit chiamata valid (usa wire: verrà assegnata con assign)

Provalo tu

module port_challenge (
  // Compito 1: Aggiungi un ingresso a 8 bit chiamato data_in
  
  
  // Compito 2: Aggiungi un ingresso a un bit chiamato clk
  
  
  // Compito 3: Aggiungi un'uscita a 4 bit chiamata result (usa reg)
  
  
  // Compito 4: Aggiungi un'uscita a un bit chiamata valid (usa wire)
  
  
);

  reg [3:0] counter;
  
  always @(posedge clk) begin
    counter <= counter + 1;
    result <= counter;
  end
  
  assign valid = (counter > 8);
  
endmodule

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