FPGA学习系列:if_else与case语句用法

Verilog HDL语言中存在两种分支语言：

● if-else 条件分支语句

● case 分支控制语句

1. if-else 条件分支语句

if-else 条件分支语句的作用是根据指定的判断条件是否满足来确定下一步要执行的操作。它在使用时可以采用如下三种形式：

（1）if(<条件表达式>)

语句或语句块；

在if-else 条件语句的这种使用形式中没有出现else项，这种情况下条件分支语句的执行过程是：

● 如果指定的<条件表达式>成立（也就是这个条件表达式的逻辑值为“ 1”）,则执行条件分支语句内给出的“语句或语句块”，然后退出条件分支语句的执行。

● 如果<条件表达式>不成立（也就是条件的表达式的逻辑值为“0”、“x”、“z”）,则不执行条件分支语句内给出的“语句或语句块”，而是直接退出条件语句的执行。

例如程序1

这段程序在运行时，就会根据条件表达式“sel==1”是否成立来决定是否执行赋值语句“out=a”如仿真图，如果sel==1时，则赋值语句就会得到执行，输出信号out得到a的值1，如果sel==0时，则不执行的赋值语句，输出信号out保持原有的值不变。如图，当sel==0时，out保持原值1不变。

（2）if(<条件表达式>)

语句或语句块1

else

语句或语句块2

这种形式的条件分支语句将以如下方式得到执行：

● 如果指定的<条件表达式>成立（也就是这个条件表达式的逻辑值为“1”），则执行条件分支语句第一行所指定的语句或语句块1，然后结束条件分支语句的执行。

● 如果<条件表达式>不成立，则执行由条件分支语句内第二行的else项指定的语句或语句块2，然后结束条件分支语句的执行。

例如程序2

在运行这段程序时，会根据条件表达式“sel==1”是否成立来决定执行两条过程赋值语句中的哪一条。

如果sel==1,则第一行if这项所指定的赋值语句out=a,得到执行，输出信号out 得到a的值1，如图所示。

如果sel!==1,则执行第二行else 项所指定的赋值语句out=b,输出信号out得到b的值。

（3）if(<条件表达式1>)

语句或语句块1

else if( <条件表达式2>)

语句或语句块2

………

else

在执行这种形式的if-else条件分支语句时，将按照各分支项的排列顺序对各个条件表达式是否成立做出判断，当遇到某一项的条件表达式成立时，就执行这一项所指定的语句或语句块。

如果所有的条件表达式都不成立，则执行最后的else项。

这种形式的if-else条件分支语句实现了一种多路分支选择控制。

如果sel1的值为1，则第一个分支项的条件表达式sel1成立，因而第一分支项所指定的赋值操作out=a执行。

如果sel2的值为1，sel1的值不为1，则第二个分支项的条件表达式sel2成立，因而第二个分支项所指定的赋值操作out=b执行。

如果sle1和sel2的值都不为1，则执行else 分支语句这一项操作out=c执行。

（4）Verilog HDL 允许if-else 条件分支语句的嵌套使用。

If(<条件表达式1>)//外层if语句

If(<条件表达式2>)//内层if语句1

Else //内层else语句2

Else //外层else语句1

If(<条件表达式3>)//内层if语句3

Else //内层else语句4

1. case 分支控制语句

case分支语句是另一种用来实现多路分支控制的分支语句。与使用if-else条件分支语句相比，采用case分支语句来实现多路控制将显得更为方便与直观。

Case分支语句通常用于对微处理器指令译码功能的描述以及对有限状态机的描述。Case分支语句有“case”、“casez”、“casex”三种形式。

（1） case语句

case(<控制表达式>)

<分支语句1> ：语句块1

<分支语句2> ：语句块2

<分支语句3> ：语句块3

………

<分支语句n> ：语句块n

Default: 语句块n+1;

Endcase

<控制表达式>代表着对程序流向进行控制的控制信号：各个<分支表达式>则是控制表达式的某些具体状态取值，在实际使用中这些分支项表达式通常是一些常量表达式：各个“语句”则指定了在各个分支下所要执行的操作，它们也可以是由单条语句构成，处于最后的、以关键词default开头的那个分支项称为“default”分支项，它是可以缺省的。

Case语句的执行过程：

（1）当“控制表达式”的取值等于“分支项表达式1”时，执行第一个分支项所包含的语句块1.

（2）当“控制表达式”的取值等于“分支项表达式2”时，执行第一个分支项所包含的语句块2.

………….

（n）当“控制表达式”的取值等于“分支项表达式n”时，执行第一个分支项所包含的语句块n.

(4)在执行了某一分支项内的语句后，跳出case语句结构，终止case语句的执行。

Case语句中各个“分支项表达式”的取值必须是互不相同的，否则就会出现矛盾现象。

Case语句在执行时，控制表达式和分支项表达式之间进行的比较是一种按进位进行的“全等比较”，也就是说，只有在分支项表达式和控制表达式对应的每一位都是彼此相等的情况下才认为分支项表达式和控制表达式两者是“相等”的，对应的语句块就会被执行。

3. case语句和if-else的区别

if-else 语句的执行是有优先级的判断，按照优先级的顺序执行语句；而case语句没有先级的考虑，只跟对应的逻辑值有关系，只要逻辑值对应相等就执行对应的语句块。