Verilog中inout的使用

发表于 2014/7/13 19:12:59 阅读（17037）

这两天在做verilog的ds1302，ds1302中有一个端口是输入/输出管教。即这个管教即是输出，同时也可以当输入。在verilog中有一个特殊的端口与之对应，就是inout。

Inout这个端口，之前用得不多，所以用法也不怎么记得。但是这个地方要用，所以就要学习下。

在端口申明中，可以申明一个端口为inout，申明后，这个端口就是输入/输出端口。那么怎么用这个端口了，什么时候让他输出，什么时候让他输入。这个时候，就有一个固定的用法。就是assign

如：申明一个 inout端口 a， inout a,

那么在用的时候，就要这样用： assign a = read == 1 ? 1'bz : data;

可以看出，这里多了一个read信号，这个read信号就说明此端口a，在什么时候作为输入，什么时候作为输出。当read为1的时候，a为输入，否则作为输出。

以下是一个inout使用的一个实例代码：

module inout_1(
input clk,
input rst_n,
input read,
input data,
inout a,
output reg b
);
assign a = read == 1 ? 1'bz : data;
always@( posedge clk ) begin
if( !rst_n )
b <= 0;
else
begin
if(read)
b <= a;
end
end
    endmodule

以上代码，功能是，当a端口作为输入的时候，把输入a的值给输出b。当a端口作为输出的时候，将输入data的值输出给a。

Inout使用时很简单的，其实就是控制使能信号。使能信号有效的话，就将端口当做输入用。使能信号无效的时候，就把端口当做输出，此时改变输出的值，就改变assing语句中的输出信号值（上例中就是data信号）。、

接下来就是仿真了，对于inout的端口，仿真和其他两种端口是不一样的，input端口在仿真中，就是定义为reg型，然后直接在测试文件中改变值。而输出就是定义为wire型，直接在仿真结果中查看信号结果即可。

那对于inout又该怎么定义信号了。其实inout信号，在测试文件中，要定义为wire型。另外还要加一个assign语句。

如上例中，a为inout信号，那么在测试文件中，要有这样一个语句

assign a = read == 1 ? in_a : 1'bz;

信号in_a是a的输入值，可以看出，测试的assign和功能代码中的assign顺序是反着的。在功能代码中，是使能信号有效的时候，inout信号的值为z，即表示为输入。但是在测试中，信号有效的时候，inout的值是定义的一个输入的值，而信号无效的时候，值为z，表示输出。

上面的顺序不能反，之前做的时候，在testbench中对assign的赋值顺利反了，结果仿真中，a的值输出的时候有值，而输入的值为高阻。

以下是上面功能代码的测试代码：

module inout_1_tb;
// Inputs
reg clk;
reg rst_n;
reg read;
reg data;
// Outputs
wire b;
// Bidirs
wire a;
// Instantiate the Unit Under Test (UUT)
inout_1 uut (
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.read(read),
.data(data),
.a(a),
.b(b)
);
reg in_a;
assign a = read == 1 ? in_a : 1'bz;
always #1 clk = ~clk;
initial begin
// Initialize Inputs
clk = 0;
rst_n = 0;
read = 0;
data = 0;
in_a = 0;
#10 rst_n = 1;
repeat(10) begin //a作为输出 此时a的值等于data
#2 data = {$random}%2;
end
read = 1;
repeat(10) begin //a作为输入，此时a的值为in_a
#2 in_a = {$random}%2;
end
// Add stimulus here
end
endmodule

用isim仿真，其仿真图如下：