Оператор case

Часть раздела Основы путешествия по Verilog на Coddy. Урок 55 из 90.

Оператор case позволяет выбирать между множеством различных действий в зависимости от значения одного выражения. Это более простой вариант, чем несколько операторов if-else, когда нужно сравнить одну и ту же переменную со множеством различных значений.

Оператор case сравнивает выражение со списком значений и выполняет соответствующий блок. Он похож на ветвление по нескольким вариантам.

Синтаксис:

case (expression)
  value1: statement1;
  value2: statement2;
  default: default_statement;
endcase

Настоятельно рекомендуется всегда включать default в оператор case для комбинационной логики. Без default, если sel принимает значение, которое не указано ни в одном элементе case, out не присваивается новое значение и сохраняет предыдущее. Если для значения sel, состоящего только из битов 0 и 1, нет ветви, синтезатор создаёт непредусмотренную память (защёлку) вместо чисто комбинационной логики. Значение X или Z на sel также оставляет out без изменений при симуляции, но не создаёт защёлку.

Простой пример

case (sel)
  2'b00: out = a;
  2'b01: out = b;
  2'b10: out = c;
  default: out = 0;
endcase

Если sel равно 00, в out записывается a. Если sel равно 01, в out записывается b. Если sel равно 10, в out записывается c.

В противном случае out получает значение 0.

Несколько инструкций в одном варианте

Используй begin и end для нескольких инструкций:

case (state)
  2'b00: begin
    out = a;
    flag = 1;
  end
  2'b01: begin
    out = b;
    flag = 0;
  end
  default: out = 0;
endcase

Важные правила

Правило	Пояснение
Значения вариантов должны быть уникальными	При дубликатах выполняется только первая совпавшая ветвь
Разрядность значений должна совпадать	Пишите `2'b01`, а не `1'b1` (более короткое значение дополняется нулями)
`default` необязателен, но рекомендуется	Обрабатывает значения, для которых не задано соответствие
Без `default` значения, для которых не задано соответствие, приводят к защёлкам	В комбинационной логике

Case и If-Else

	Case	If-Else
Лучше всего подходит для	Одной переменной со множеством значений	Сложных условий
Читаемость	Очень понятный	Может стать запутанным
Пример	Мультиплексор, дешифратор	Компаратор, проверки диапазонов

Задание

Завершите оператор case

Что нужно сделать:

Добавьте недостающий оператор case, чтобы мультиплексор заработал.

Как это работает:

Когда select = 2'b00, result = in0
Когда select = 2'b01, result = in1
Когда select = 2'b10, result = in2
Когда select = 2'b11, result = in3

Попробуйте сами

module mux4 (
  input [1:0] select,
  input in0, in1, in2, in3,
  output reg result
);
  
  always @(*) begin
    // TODO: Добавить оператор case
    // select=00 -> result = in0
    // select=01 -> result = in1
    // select=10 -> result = in2
    // select=11 -> result = in3
    // default -> result = 0
  end
  
endmodule