浅谈Verilog中wire和reg变量类型的区别

wire 和reg是Verilog程序里的常见的两种变量类型，他们都是构成verilog程序逻辑最基本的元素。正确掌握两者的使用方法是写好verilog程序的前提。但同时，因为他们在大多数编程语言中不存在，很多新接触verilog语言的人并不能很清楚的区别两种变量的不同之处。这里简单对他们做一个比较，方便在编程时区别使用。

功能和状态

Wire主要起信号间连接作用，用以构成信号的传递或者形成组合逻辑。因为没有时序限定，wire的赋值语句通常和其他block语句并行执行。

Wire不保存状态，它的值可以随时改变，不受时钟信号限制。

除了可以在module内声明，所有module的input 和output默认都是wire型的。

Reg是寄存器的抽象表达，作用类似通常编程语言中的变量，可以储存数值，作为参与表达式的运算，通常负责时序逻辑，以串行方式执行。

Reg可以保存输出状态。状态改变通常在下一个时钟信号边沿翻转时进行。

赋值方式

Wire有两种赋值方式

1.   在定义变量时赋初值，方式是用=。如果之后没有再做赋值，初值会一直保留，（是否可以给逻辑？）

wire wire_a = 1’b0;

2.   用assign语句赋值，等式右边可以是wire，reg，一个常量或者是逻辑运算

Wire wire_a;
Wire wire_b;
Wire wire_c;
Reg reg_a;
assign wire_b = wire_a;
assign wire_c =reg_a;
assign wire_d =wire_b & wire_c;

如果不赋值，wire的默认状态是高阻态，即z。

对reg的使用通常需要有触发条件，在always的block下进行。触发条件可以是时钟信号上升沿。赋值语句可以是=或者

Wire wire_a;
Wire wire_b;
Reg reg_a;
Reg reg_b;
Always @( posedge clk)
Begin
               Reg_b =reg_a;
               Reg_c  = wire_a | wire_b;
end

Reg在声明时候不赋初值。未赋值的reg变量处于不定态，即x。

使用方式

在引用一个module时，输入端口可以是wire型，也可以reg型。这里可以把对input的赋值看作一个assign语句，使用的变量相当于等号右边的变量，所以两者都可以。

而对于输出端口，必须使用reg型，而不能是wire型。同样用assign的角度考虑，module的输出在等号右边，而使用的变量成了等号左边，assign语句等号左边只能是wire型。
 
位宽

这是个使用注意事项。所有的wire和reg在声明时如果不做特殊声明，只有1位。这个对于熟悉其他编程语言的人是一个容易犯错的地方。

执行

wire wire_a = 4’he;

语句最后得到的wire_a是0x1,而不是0xe。因为wire_a只取了0xe的最低位的值而省略掉了其他值。所以正确的语句应该是

wire[3:0] wire_a = 4’he;

这样wire_a输出的结果才是一个0xe。

小结

这篇文章从功能，变量状态，赋值方式，使用方式等角度讨论了wire和reg变量类型的区别。并且给出了一个在verilog中常见的使用错误及解决方法。

编辑：hfy