Operador de Concatenação

Parte da seção Fundamentos do Journey de Verilog da Coddy — lição 27 de 90.

O operador de concatenação { } combina múltiplos sinais, constantes ou expressões em um único vetor maior. Ele é usado sempre que você precisa juntar bits para formar valores mais largos.

Quais valores funcionam com concatenação

Você pode concatenar:

Wires e regs — qualquer sinal
Constantes — números como 4'b1010 ou 8'hFF

Expressões — resultados de operações como a + b
Replicações — repetir um valor várias vezes

Todos os valores concatenados devem ter larguras fixas e conhecidas.

Sintaxe Básica: {value1, value2, value3, ...} A largura resultante é a soma de todas as larguras individuais.

Exemplos

Combine dois valores de 4 bits em 8 bits:

reg [3:0] high, low;
reg [7:0] word;

word = {high, low};     // high torna-se os 4 bits superiores, low torna-se os 4 inferiores

Combine com constantes:

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

Combine mais de dois:

full = {a, b, c, d};   // Todas as larguras se somam

Replicação

Você pode repetir um valor várias vezes usando {n{value}}:

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

Isso é útil para extensão de sinal:

signed_8bit = {4{sign_bit}, value_4bit};

Exemplo 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

Saída:

{upper, lower} = 10101100
{3{4'b1010}} = 101010101010

Notas Importantes

A ordem importa: {a, b} é diferente de {b, a}
Todas as partes devem ter larguras fixas (sem números sem tamanho definido)
A concatenação pode ser usada em ambos os lados das atribuições

Desafio

Escreva as expressões de concatenação corretas para cada tarefa.

O que fazer:

Combine a e b em um resultado de 8 bits e armazene em combine1
Combine c, d e e em um resultado de 12 bits e armazene em combine2
Combine f e duas cópias de g em um resultado de 12 bits e armazene em combine3

Folha de consulta

O operador de concatenação { } junta bits para formar um vetor mais largo. A largura do resultado = soma de todas as larguras individuais.

// 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

A Replicação {n{value}} repete um valor n vezes:

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

Regras principais:

A ordem importa: {a, b} ≠ {b, a}
Todas as partes devem ter larguras fixas e conhecidas
Pode ser usado em ambos os lados de atribuições

Experimente você mesmo

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