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讲完了端口的定义

下面我们要来看

Verilog语言里面的信号的电平

物理世界上的每一个信号

都是由它的各种各样的电平的

对于模拟信号

我们知道它的电平是从0到电源电压

大约是从0到电源电压

是连续的

对于逻辑电路

我们在本课里面讲过

逻辑电路的电平只有0或者是1

对吧

它跟物理世界的连接相当于是什么呢

0对应了地

0对应物理的这个零电平

逻辑的1对应的物理世界的电源电压

我们把物理世界的连续量离散化以后

就变成了逻辑的这个两个状态

实际的电路里边是不是这个样子呢

应该说

实际电路工作的理想情况也只存在于0和1

但是一个真实的物理器件

或者说一个真实电路

只用0或1来表示是不够的

为了表示实际真实的

这个物理世界里面的电平情况

在Verilog语言也好

VHDL语言也好

都定义了一个叫多电平的一个逻辑

以我们这个幻灯片为例

在Verilog语言里面

可以定义多值逻辑

包括有9值逻辑16值逻辑等等

最简单的是4值逻辑

方便大家这个使用和理解

电路执行的效率也会比较高

4值逻辑是什么

除了我们刚才提到的0和1之外

还定义了x和z

我们看一下这张幻灯片

幻灯片的左边非常好理解

就不多说了

是在电路产生0和1这两种情况

右上角是x的这种情况

我们来看一下

在右上角这个图里边

两个缓冲器的输出端被连到了一起

两个缓冲器的输入端分别被接到了地

或者说接到了电源

意味着两个缓冲器的输出

一个是0一个是1

在这种情况这根线上的值

到底是0还是1

还是其他情况

我们说我们不知道

这取决于实际物理世界里面

这两个器件的特性

我们都知道这两个缓冲器

缓冲器的内部的结构有点像CMOS的非门

是一个PMOS管和一个NMOS管

这个输出被连到了一起

当上面一个缓冲器输出1的时候

下面一个缓冲器输出0时候

理想情况

这个点的电平应该处于1/2的电源电压

也就是二分之vcc的这种情况

但实际上的话

在实际的物理世界里边

有可能上一个门的驱动能力强

这个点的电平就会更接近电源电压

也有可能下一个门的驱动能力强

这个点的电平就更接近地

所以这个点的电平到底是什么情况

我们不知道

如果这个点的电平更接近于电源电压的话

被后一级的电路就会认为是1

如果这个点的电平更接近于地的话

就会被后一个电路会认为是0

所以的话这个值我们在这种情况下

我们就不能武断的认为它到底是0还是1了

我们只能把它定义成是x

不确定

另一种情况就是右下角这张图

如果这是一个三态门

三态门的输出

根据三态门的定义

当三态门被打开的时候

输入的0或者是1被传递到这根线上

这时候这根线的状态是确定的

要么是0

要么是1

当三态门的始能端被关闭的时候

这时候三态门的输出处于一个高阻状态

高阻状态是针对三态门而言的

那针对物理上的这根线而言

它到底是什么

到底是0还是1呢

这时候我们又不知道了

但是这种不知道跟上面的x是不一样的

在这时候的话

实际的物理世界是什么样子呢

由于任何一根线

它都会有寄生的电容

大家可以理解这根线好像有一个电容到地

在这种情况下

如果三态门刚开始输出了一个1的话

这个电容就会让这根线保持在1

具备一定的保值功能

但是电容又是漏电的

也就是说

这个1

持续在电源电压上的1

它的电平会慢慢的慢慢的去降成0

是一个渐变的一个过程

所以这个地方的情况比较复杂

在这里面

我们把它定义成是Z

这Verilog所定义的4值逻辑

0 1 x z

它们可以比较准确的描述

电路上的任何一根连线

或者说任何一个节点所处的状态

刚才我们讲的是线路的状态

下面我再来看一下

Verilog的这个数的表示方式

Verilog表示一个数的时候

用的是这样一个形式

分为三部分来表示一个具体的一个数值大小

包括这个数的位宽是多少位的

这个数的base

或者说这个数的进制

到底是用8进制方式

十进制方式还是16进制方式去表示

最后一部分就是这个数的数值

我们来先看一下下面的一些例子

大家可以根据这些例子来

或者说根据这些例子

以及自己的使用习惯

来决定你到底用哪种方式去表示一个数

最常见的就是什么都不加

只是一个数值

那这种方式的话

是用十进制的方式来表示这个数

我们在这个例子里面虽然只是一个16

但实际上系统的话

默认会用一个32位的一个二进制数

来表示或者说来保存这个16

占用资源其实是比较大的

实际上为了保存一个16

我们可能用这个五位

或者是八位的二进制数就足够了

但如果你不表示位宽的话

系统默认会用32位来保存这个数

第二个例子是表示

这是一个8位位宽的10进制数的16

第三种方式

8位位宽的16进制方式的10

16进制的10对应的就是十进制的16

下一个方式是8位的二进制的这么一个方式

它表示的也是这个

表示的不是16了

表示的是另外一个值

对于有些情况

这个的话

我们很少会用到

但是要能够看明白

表示是一个32位的二进制方式的一个x

x表示不确定 对吧

x表示不确定

最下面一个表示二进制的两位的

位宽是两位的一个二进制数

一个问号

问号的值表示这个值有可能是0 1

或者是x

后面两个是比较特殊的情况

我们可以根据实际的例子来看

这里面的话

我们还要再强调一下

表示数值的x和z是不区分大小写的

x和z

它们分别表示了不确定以及高阻

所以我们又可以注意我们在写信号的时候

大家有时候会经常用x或者z来命名一个信号

在实际工程里面

为了区分这个信号的名字

以及信号的值x z的差异

所以我们在对信号起名字的时候

尽可能不要用x和z