牛客刷题＜八＞使用generate...for语句简化语句

题目：使用generate…for语句简化代码_牛客题霸_牛客网

收获：首先解决一个常见的报错问题，

(97111238)编译错误:您提交的代码无法完成编译

main.v:11: error: data_out[i] is not a valid l-value in gen_for_module.

main.v:5: : data_out[i] is declared here as wire.

Elaboration failed

此问题的原因在于变量 data_out被定义为wire型，但是却被在always块中使用，所以报错。解决办法是：要么在最初定义变量的时候直接定义为reg型，要么在module块外再定义一个reg型变量，此变量只是变量名和类型不同，其它位数是和其相同，用新定义的变量代替原变量用在always块中，最后在always块外使用assign赋值语句把新定义的变量赋值给原变量即可。

`timescale 1ns/1ns
module gen_for_module
(
    input [7:0] data_in,
    output [7:0] data_out
);
    integer i;
    //reg [7:0] dout_reg;
    always@(*)begin
        for(i=0;i<8;i=i+1) begin
            data_out[i] = data_in[7-i];
        end
    end
    //assign data_out = dout_reg;
endmodule

上面是报错的代码

`timescale 1ns/1ns
module gen_for_module
(
    input [7:0] data_in,
    output reg [7:0] data_out
);
    integer i;
    //reg [7:0] dout_reg;
    always@(*)begin
        for(i=0;i<8;i=i+1) begin
            data_out[i] = data_in[7-i];
        end
    end
    //assign data_out = dout_reg;
endmodule

上面是加reg后的

`timescale 1ns/1ns
module gen_for_module
(
    input [7:0] data_in,
    output [7:0] data_out
);
    integer i;
    reg [7:0] dout_reg;
    always@(*)begin
        for(i=0;i<8;i=i+1) begin
            dout_reg[i] = data_in[7-i];
        end
    end
    assign data_out = dout_reg;
endmodule

上面是使用新变量的

generate语句

generate语句是verilog-2001添加的新语法，也被叫做生成语句，包括generate-for（循环生成语句）、generate-case（条件生成语句）和generate-if（条件生成语句）三种语句。
generate语句可以方便地重复实例化模块或者条件性实例化模块，这也是该语句的核心用法，

2. 解析

2.1 for循环

for循环，必须在always块里使用。对应的，always块内的变量要声明成reg类型。

for（表达式1；表达式2；表达式3)，执行时对表达式1、2、3和C语言中一样：

（1）执行表达式1，一般是循环变量赋初值；

（2）执行表达式2，若结果为真则执行for里面的内容，否则结束for语句；

（3）执行完for里面的语句，执行表达式3，一般是循环变量自增、自减、移位等操作，回到（2）；

verilog的for和C语言的for的不同点；

C语言的for里面的语句是串行顺序执行，而verilog的for内的语句实际是并行的，只是为了写代码方便才用for对多个同样的结构赋值。

当相同结构的赋值语句较多时，使用for语句能够简化代码，并不会影响实际综合后的电路结构。

2.2 generate...for

作用上：和for是一样的；

区别：

（1）generate for的循环变量必须用genvar声明，for的变量可以用reg、integer整数等多种类型声明；

（2）for只能用在always块里面，generate for可以做assign赋值，用always块话always写在generate for里；

（3）generate for后面必须给这个循环起一个名字，for不需要；

（4）generate for还可以用于例化模块；

上面的for如果用generate...for写：

always @ (posedge clk)
begin
    data_reg[0] <= data_in;
end
 
genvar i;
    generate for(i = 0; i < 4; i = i+1) begin : shift_reg
        always @ (posedge clk) begin
            data_reg[i+1] <= data_reg[i];
        end
    end
endgenerate