パラメータ

CoddyのVerilogジャーニー「基礎」セクションの一部。レッスン 11/90。

同じモジュールのコピーをたくさん作成し、さまざまな場所で使うことができます。これは**複数のインスタンス**と呼ばれます。同じコードを何度も書く代わりに、一度だけ書いて、必要なだけ再利用します。それぞれのインスタンスは、チップ上にあるそのハードウェアの個別のコピーです。

しかし、それぞれのコピーを異なるものにする必要がある場合はどうでしょうか？たとえば、8ビットカウンター、16ビットカウンター、32ビットカウンターをそれぞれ1つずつ作る場合です。パラメーターがなければ、モジュールを3つ別々に書く必要があります。

パラメーターを使えば、この問題を解決できます。

パラメーターは、インスタンスを作成するときに設定できる定数値です。モジュールのコピーごとに異なる設定を行えます。

パラメータの宣言

module counter #(
  parameter WIDTH = 8
)(
  input clk,
  output reg [WIDTH-1:0] count
);
  always @(posedge clk) count <= count + 1;
endmodule

#(parameter WIDTH = 8)は、デフォルト値が8のWIDTHというパラメーターを定義します。

パラメーターを宣言するときは、モジュール名の直後、ポートリストの前に#記号を使います。#は、後に続くものがモジュールを設定するパラメーターのリストであることをVerilogに伝えます。モジュールにパラメーターがない場合は、#を省略するだけです。

パラメーターの使用

定数が必要な場所ならどこでも、パラメーターを使用できます。

reg [WIDTH-1:0] data;        // ベクトルのサイズ
count <= count + 1;           // 任意のビット幅で動作
assign out = data[WIDTH-1];   // MSBの位置

パラメーターの上書き

モジュールを使用するときは、パラメーターの値を変更できます。

// デフォルトの幅 (8 ビット)
counter u1 (.clk(clk), .count(count1));

// 16 ビットに上書き
counter #(.WIDTH(16)) u2 (.clk(clk), .count(count2));

複数のパラメータ

複数のパラメータを指定できます：

module fifo #(
  parameter DEPTH = 16,
  parameter WIDTH = 8
)(
  input clk, wr_en, rd_en,
  input [WIDTH-1:0] data_in,
  output [WIDTH-1:0] data_out
);
  reg [WIDTH-1:0] memory [0:DEPTH-1];
endmodule

ローカルパラメータ

localparamも似ていますが、外部から上書きすることはできません。

module example;
  localparam STATE_IDLE = 2'b00;
  localparam STATE_RUN = 2'b01;
  localparam STATE_STOP = 2'b10;
  // These values are fixed inside this module
endmodule

変更されない定数にはlocalparamを使います。

チャレンジ

デフォルト値が4のWIDTHというパラメーターを追加します。

やること：

WIDTHという名前のパラメーターを追加します
デフォルト値を4に設定します
パラメーターはモジュール名の後の#( )内に置きます

自分で試してみよう

module counter #(
  // ここにデフォルト値が4のパラメータ WIDTH を追加する
  
)(
  input clk,
  input reset,
  output reg [WIDTH-1:0] count
);

endmodule

腕試し

このレッスンには短いクイズがあります。レッスンを始めて解答し、進捗を記録しましょう。

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