VHDL和Verilog中数组定义、初始化、赋值方法

0. 前言

        VHDL和Verilog数组的定义、初始化、赋值的方法不只一种，以下是本人常用的方法，可能不是最方便的，但是比较好理解，文中包含了源代码和modelsim仿真，供大家参考学习。

1. VHDL数组定义、初始化、赋值

1）VHDL数组定义

方法：通过TYPE定义个matri_index的数组，数组包含50个数据，数据位数为16；申明了receive_data和send_data两个matri_index的数据。

--define a 16 bit array    
constant    matrix_num:      integer := 49; 
TYPE        matrix_index is array (matrix_num downto 0) of std_logic_vector(15 downto 0);
signal      receive_data,  send_data:    matrix_index;
signal      send_cnt:   STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);

2）VHDL数组初始

方法：实际应用里，通常需要在上电复位过程中对变量进行初始化，如果数组个数少时，直接赋初始值即可，但是数组个数多时，可以用循环实现赋值,通常的循环语句有FOR LOOP和WHILE LOOP。（注意变量i申明的位置，需要在process内部，注意变量的赋值方式）

process(clk,reset_n) 
    --循环变量定义并初始化
    variable i: integer := 0;
    begin 
      if (reset_n = '0')then 
        i := 0;  
        --利用while loop循环赋值
        while(i<=matrix_num) loop 
          receive_data(i) <=X"0000";
          i := i+1;
        end loop;
      elsif (rising_edge(clk)) then
        --CONV_std_logic_vector（A，位宽）  将无符号的无符号整数转换为std_logic_vector
        --CONV_INTEGER（A）                将std_logic_vector转换为整数 
        --直接赋值方式
        send_cnt<= X"02";
        send_data(0) <= X"0000";
        send_data(1) <= X"0000"; 
        send_data(CONV_INTEGER(send_cnt)) <= X"0000";
      end if;
end process;

3）VHDL数组赋值

       赋值语句分信号赋值语句和变量赋值语句两种。每一种都有下面三个基本组成部分：赋值目标：是所赋值的受体，它的基本元素只能是信号或变量。赋值符号：是赋值符号只有两种。一种是信号赋值符号”<=”；另一种是变量赋值符号”：=”。赋值源：赋值源是赋值的主体，它可以是一个数值，也可以是一个逻辑或运算表达式。

       可以直接赋值，如果变量为矢量时，需要将矢量转为整型。
 

LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
USE ieee.std_logic_arith.all;
USE ieee.std_logic_unsigned.all;

--CONV_std_logic_vector（A，位宽）  将无符号的无符号整数转换为std_logic_vector
--CONV_INTEGER（A）                将std_logic_vector转换为整数 
--直接赋值方式
send_cnt<= X"02";
send_data(0) <= X"0000";
send_data(1) <= X"0000"; 
send_data(CONV_INTEGER(send_cnt)) <= X"0000";

• 4）VHDL数组test代码

LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
USE ieee.std_logic_arith.all;
USE ieee.std_logic_unsigned.all;
 
--this is comment
ENTITY array_test IS
  PORT(
    reset_n      : IN     STD_LOGIC;  																	
    clk         : IN     STD_LOGIC																	
  );  														  
END array_test;
 
ARCHITECTURE behavioural OF array_test IS
--define a 16 bit array    
constant    matrix_num:      integer := 49; 
TYPE        matrix_index is array (matrix_num downto 0) of std_logic_vector(15 downto 0);
signal      receive_data,  send_data:    matrix_index;
signal      send_cnt:   STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);
BEGIN
 
process(clk,reset_n) 
    --循环变量定义并初始化
    variable i: integer := 0;
    begin 
      if (reset_n = '0')then 
        i := 0;  
        --利用while loop循环赋值
        while(i<=matrix_num) loop 
          receive_data(i) <=X"0000";
          i := i+1;
        end loop;
      elsif (rising_edge(clk)) then
        --CONV_std_logic_vector（A，位宽）  将无符号的无符号整数转换为std_logic_vector
        --CONV_INTEGER（A）                将std_logic_vector转换为整数 
        --直接赋值方式
        send_cnt<= X"02";
        send_data(0) <= X"0000";
        send_data(1) <= X"0000"; 
        send_data(CONV_INTEGER(send_cnt)) <= X"0000";
      end if;
end process;
 
END behavioural;

2. Verilog数组定义、初始化、赋值

1）Verilog数组定义

方法：reg[n-1 : 0] 定义了存储器中每个寄存器单元的大小，即存储单元是一个n位的寄存器；存储器后面的[m-1 : 0]则定义了该存储器中有多少个这样的寄存器。

reg[n-1 : 0] 存储器名 [m-1 : 0]； 或者 reg[n : 1] 存储器名 [m : 1]；

//define a 16 bit array 
parameter wordsize = 16, memsize = 49;
reg [wordsize-1 : 0] send_data[memsize-1 : 0], receive_data[memsize-1 : 0];
integer i = 0;
reg [7:0] send_cnt;

• 2）Verilog数组初始

方法：实际应用里，通常需要在上电复位过程中对变量进行初始化，如果数组个数少时，直接赋初始值即可，但是数组个数多时，可以用循环实现赋值,通常的循环语句有FOR和WHILE。(注意变量的赋值方式)

always@(posedge clk, reset_n)
begin
	if(!reset_n) begin
		while(i <=memsize)
		begin
			receive_data[i] <= 16'h0000;
			i = i+1; //阻塞赋值
		end
	end
	else 
		begin
			//直接赋值方式
			send_cnt <= 8'h02;
			send_data[0] <= 16'h0000;
			send_data[1] <= 16'h0000;
			send_data[send_cnt] <=16'h0000; //不需要类型转换				
		end
	end

• 3）Verilog数组赋值

不像VHDL那样，可以直接赋值。

//直接赋值方式
send_cnt <= 8'h02;
send_data[0] <= 16'h0000;
send_data[1] <= 16'h0000;
send_data[send_cnt] <=16'h0000; //不需要类型转换