按位操作符用于直接操作整数的二进制位，而逻辑操作符则用于连接或比较布尔值，并控制程序的流程。本文详细介绍Verilog中按位与操作与逻辑操作符之间的区别，并通过相关代码示例和仿真波形演示其具体操作结果。
1 逻辑操作符
逻辑操作符有:·
● &&(逻辑与)
● ||(逻辑或)
● !(逻辑非)
这些操作符在逻辑值0或1上操作。逻辑操作的结构为0或1。例如,假定:
crd ='b0; //0为假
Dgs='b1; //1为真
那么:
Crd &&Dgs 结果为0(假)
Crd || Dgs 结果为1(真)
!Dgs 结果为0(假)
对于向量操作，非0向量作为1处理。例如，假定:
A_Bus = 'b0110; B__Bus=b0100;那么:
A_Bus || B_Bus 结果为1
A_Bus && B_Bus 结果为1
并且:
!A_Bus 与!B_Bus的结果相同。
结果为0。
如果任意一个操作数包含x，结果也为x。
!x 结果为x
2 按位操作符
按位操作符有:
● ~(一元非)
● &(二元与)
● |(二元或)
● ^(二元异或)
● .~^，^~(二元异或非)
这些操作符在输入操作数的对应位上按位操作，并产生向量结果。下表显示对于不同操作符按步操作的结果。
|-----|---|---|---|---|
| &与 | 0 | 1 | X | Z |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | X | X |
| X | 0 | X | X | X |
| Z | 0 | X | X | X |
[按位与]
|-----|---|---|---|---|
| |或 | 0 | 1 | X | Z |
| 0 | 0 | 1 | X | Z |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| X | X | 1 | X | X |
| Z | X | 1 | X | X |
[按位或]
|------|---|---|---|---|
| ^异或 | 0 | 1 | X | Z |
| 0 | 0 | 1 | X | X |
| 1 | 1 | 0 | X | X |
| X | X | X | X | X |
| Z | X | X | X | X |
[按位异或]
|-------|---|---|---|---|
| ^异或非 | 0 | 1 | X | Z |
| 0 | 1 | 0 | X | X |
| 1 | 0 | 1 | X | X |
| X | X | X | X | X |
| Z | X | X | X | X |
[按位异或非]
|-----|---|---|---|---|
| ~非 | 0 | 1 | X | Z |
| | 1 | 0 | X | X |
[按位非]
例如，假定,
A = 'b0110;
B = 'b0100;
那么:
AIB 结果为0110
A&B 结果为0100
如果操作数长度不相等,长度较小的操作数在最左侧添0补位。例如,
'b0110 ^ 'b10000
与如下式的操作相同:
b00110 ^b10000
结果为'b10110。
3 仿真
为了对逻辑操作符和按位操作符有更明显的对比，这里编写相应代码，通过仿真观察逻辑操作符与按位操作符的实际区别。
代码：
`timescale 1ns / 1ps
//
// Company:
// Engineer:
//
// Create Date: 2024/05/17 09:00:09
// Design Name:
// Module Name: and_test
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//
module and_test(
input clk,
input [3:0] a,
input [3:0] b,
output [3:0] and_0,
output [3:0] and_1,
output [3:0] or_0,
output [3:0] or_1,
output [3:0] not_0,
output [3:0] not_1,
output [3:0] xor_0,
output [3:0] xor_not_0
);
assign and_0 = a & b;
assign and_1 = a && b;
assign or_0 = a | b;
assign or_1 = a || b;
assign not_0 = !a;
assign not_1 = ~a;
assign xor_0 = a ^ b;
assign xor_not_0 = a ~^ b;
endmodule
仿真代码：
`timescale 1ns / 1ps
//
// Company:
// Engineer:
//
// Create Date: 2024/04/17 11:51:13
// Design Name:
// Module Name: SIM
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//
module SIM(
);
reg clk;
reg [3:0] a;
reg [3:0] b;
wire [3:0] and_0;
wire [3:0] and_1;
wire [3:0] or_0;
wire [3:0] or_1;
wire [3:0] not_0;
wire [3:0] not_1;
wire [3:0] xor_0;
wire [3:0] xor_not_0;
and_test and_test(
. clk(clk),
. a(a),
. b(b),
. and_0(and_0),
. and_1(and_1),
. or_0(or_0),
. or_1(or_1),
. not_0(not_0),
. not_1(not_1),
. xor_0(xor_0),
. xor_not_0(xor_not_0)
);
initial
begin
clk = 'b0;
a = 4'b0010;
b = 4'b1110;
end
always #5 clk = !clk;
endmodule
仿真结果：
