Concatenation Operator

Часть раздела Основы путешествия по Verilog на Coddy. Урок 27 из 90.

Оператор конкатенации { } объединяет несколько сигналов, constants или выражений в один более крупный вектор. Он используется всякий раз, когда нужно объединить биты, чтобы сформировать значения большей разрядности.

Какие значения работают с конкатенацией

Можно объединять:

Wires и regs: любой сигнал
Constants: числа, например 4'b1010 или 8'hFF

Выражения: результаты таких операций, как a + b
Повторения: повторение значения несколько раз

Все объединяемые значения должны иметь фиксированную, известную разрядность.

Базовый синтаксис: {value1, value2, value3, ...} Разрядность результата равна сумме всех отдельных разрядностей.

Примеры

Объединение двух 4-битных значений в 8 бит:

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

word = {high, low};     // high становится верхними 4 битами, low становится нижними 4

Объединение с константами:

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

Combine больше чем two:

full = {a, b, c, d};   // Все ширины складываются

Репликация

Вы можете повторить значение несколько раз, используя {n{value}}:

repeated = {4{4'b1010}};   // 16'b1010101010101010 (repeat 4 times)

Это полезно для расширения знака:

signed_8bit = {{4{sign_bit}}, value_4bit};

Пример кода

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

Вывод:

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

Важные замечания

Порядок имеет значение: {a, b} отличается от {b, a}
Все части должны иметь фиксированную разрядность (числа без указанной разрядности не допускаются)
Конкатенацию можно использовать как в левой, так и в правой части присваиваний

Задание

Напишите правильные выражения конкатенации для каждой задачи.

Что нужно сделать:

Combine a и b в 8-битный result и сохраните его в combine1
Combine c, d и e в 12-битный result и сохраните его в combine2
Combine f и two копии g в 12-битный result и сохраните его в combine3

Попробуйте сами

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