掌握 Verilog 数学函数：高效硬件设计的利器

Verilog 数学函数可替代常量表达式，支持整数和实数运算。

整数数学函数

$clog2 返回给定参数以 2 为底对数的天花板值。常用于计算给定大小存储器所需最小地址位宽。

例如设计有 7 个并行加法器，表示所有 7 个加法器所需最小位数为 $clog2(7) = 3。

 module des #(parameter NUM_UNITS = 7) // 使用此系统函数减少模块输入线数 (input [$clog2(NUM_UNITS)-1:0] active_unit); initial $monitor("active_unit = %d", active_unit); endmodule `define NUM_UNITS 5 module tb; integer i; reg [`NUM_UNITS-1:0] active_unit; des #(.NUM_UNITS(`NUM_UNITS)) u0(active_unit); initial begin active_unit = 1; #10 active_unit = 7; #10 active_unit = 8; end endmodule

注意信号 active_unit 有 3 位存储共 5 个单元。

仿真日志

 xcelium> run active_unit = 001 active_unit = 111 active_unit = 000 xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

实数数学函数

这些系统函数接受实数参数并返回实数结果。

函数	描述
$ln(x)	自然对数 log(x)
$log10(x)	常用对数 log10(x)
$exp(x)	e^x，e=2.718281828...
$sqrt(x)	平方根
$pow(x, y)	x^y
$floor(x)	向下取整
$ceil(x)	向上取整
$sin(x)	正弦，x 为弧度
$cos(x)	余弦，x 为弧度
$tan(x)	正切，x 为弧度
$asin(x)	反正弦
$acos(x)	反余弦
$atan(x)	反正切
$atan2(x, y)	x/y 的反正切
$hypot(x, y)	斜边长 sqrt(x^2 + y^2)
$sinh(x)	双曲正弦
$cosh(x)	双曲余弦
$tanh(x)	双曲正切
$asinh(x)	反双曲正弦
$acosh(x)	反双曲余弦
$atanh(x)	反双曲正切

 module tb; real x, y; initial begin x = 10000; $display("$log10(%0.3f) = %0.3f", x, $log10(x)); x = 1; $display("$ln(%0.3f) = %0.3f", x, $ln(x)); x = 2; $display("$exp(%0.3f) = %0.3f", x, $exp(x)); x = 25; $display("$sqrt(%0.3f) = %0.3f", x, $sqrt(x)); x = 5; y = 3; $display("$pow(%0.3f, %0.3f) = %0.3f", x, y, $pow(x, y)); x = 2.7813; $display("$floor(%0.3f) = %0.3f", x, $floor(x)); x = 7.1111; $display("$ceil(%0.3f) = %0.3f", x, $ceil(x)); x = 30 * (22.0/7.0) / 180; // 30 度转弧度 $display("$sin(%0.3f) = %0.3f", x, $sin(x)); x = 90 * (22.0/7.0) / 180; $display("$cos(%0.3f) = %0.3f", x, $cos(x)); x = 45 * (22.0/7.0) / 180; $display("$tan(%0.3f) = %0.3f", x, $tan(x)); x = 0.5; $display("$asin(%0.3f) = %0.3f rad, %0.3f deg", x, $asin(x), $asin(x) * 7.0/22.0 * 180); x = 0; $display("$acos(%0.3f) = %0.3f rad, %0.3f deg", x, $acos(x), $acos(x) * 7.0/22.0 * 180); x = 1; $display("$atan(%0.3f) = %0.3f rad, %f deg", x, $atan(x), $atan(x) * 7.0/22.0 * 180); end endmodule

仿真日志

 xcelium> run $log10(10000.000) = 4.000 $ln(1.000) = 0.000 $exp(2.000) = 7.389 $sqrt(25.000) = 5.000 $pow(5.000, 3.000) = 125.000 $floor(2.781) = 2.000 $ceil(7.111) = 8.000 $sin(0.524) = 0.500 $cos(1.571) = -0.001 $tan(0.786) = 1.001 $asin(0.500) = 0.524 rad, 29.988 deg $acos(0.000) = 1.571 rad, 89.964 deg $atan(1.000) = 0.785 rad, 44.981895 deg xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

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