Операторы casex и casez

Часть раздела Основы путешествия по Verilog на Coddy — урок 56 из 90.

Иногда вас интересуют только определенные биты в значении, в то время как остальные биты можно игнорировать. Например, в приоритетном шифраторе вы хотите найти первый бит 1 независимо от остальных бит.

Обычный оператор case потребовал бы от вас перечислить каждую возможную комбинацию безразличных битов — что невозможно для широких шин.

casez и casex решают эту проблему, позволяя помечать определенные биты как «безразличные» (don't care) с помощью ?, z или x.

Casez против Casex против обычного Case

Оператор	Биты безразличного состояния	Лучше всего подходит для
`case`	Нет	Точное соответствие
`casez`	`z` или `?`	Приоритетные шифраторы (рекомендуется)
`casex`	`x`, `z` или `?`	Избегать (скрывает ошибки)

casez игнорирует биты, которые являются z или ? (рекомендуется)
casex также игнорирует x биты — что может скрывать ошибки симуляции

Всегда используйте casez, а не casex. casex был создан первым, но инженеры поняли, что он опасен, потому что он игнорирует значения x (которые часто указывают на неинициализированные регистры или ошибки симуляции). casez был представлен как более безопасная альтернатива.

Пример

casez (data)
  4'b???1: out = 0;   // Бит 0 должен быть равен 1, остальные не имеют значения
  4'b??1?: out = 1;   // Бит 1 должен быть равен 1, остальные не имеют значения
  4'b?1??: out = 2;   // Бит 2 должен быть равен 1, остальные не имеют значения
  4'b1???: out = 3;   // Бит 3 должен быть равен 1, остальные не имеют значения
endcase

Символ ? означает «безразлично» — этот бит может быть 0, 1 или любым другим.

Задание

Что нужно сделать:

Добавьте недостающий оператор casez, чтобы этот декодер заработал.

Как это работает:

input = 4'b???1 → out = 4'b0001
input = 4'b??1? → out = 4'b0010
input = 4'b?1?? → out = 4'b0100
input = 4'b1??? → out = 4'b1000
Default → out = 4'b0000

Шпаргалка

casez позволяет выполнять сопоставление с образцом, используя биты безразличного состояния (don't-care) с помощью ? или z, что полезно для приоритетных шифраторов, где важны только определенные биты.

Оператор	Биты безразличного состояния	Примечания
`case`	Нет	Точное совпадение
`casez`	`z` или `?`	Рекомендуется
`casex`	`x`, `z`, или `?`	Избегайте — скрывает ошибки

Всегда отдавайте предпочтение casez перед casex. casex игнорирует значения x, что может маскировать неинициализированные регистры или ошибки симуляции.

casez (data)
  4'b???1: out = 0;   // Bit0 должен быть 1, остальные не важны
  4'b??1?: out = 1;   // Bit1 должен быть 1, остальные не важны
  4'b?1??: out = 2;   // Bit2 должен быть 1, остальные не важны
  4'b1???: out = 3;   // Bit3 должен быть 1, остальные не важны
  default: out = 0;
endcase

Символ ? означает «безразлично» — этот бит может быть 0, 1 или любым другим значением.

Попробуйте сами

module decoder (
  input [3:0] in,
  output reg [3:0] out
);
  
  always @(*) begin
    // TODO: Добавить оператор casez
    // in = 4'b???1 -> out = 4'b0001
    // in = 4'b??1? -> out = 4'b0010
    // in = 4'b?1?? -> out = 4'b0100
    // in = 4'b1??? -> out = 4'b1000
    // default -> out = 4'b0000
  end
  
endmodule