【数字集成电路与系统设计】一些Chisel语法的介绍

目录

一、switch语句

二、MuxLookup

三、when

四、Vec/VecInit

Seq

Vec

VecInit

Vec 和 VecInit 的区别

五、PriorityMux

六、Reg/RegInit

七、RegEnable / RegNext

八、log2Ceil

一、switch语句

在Chisel中，switch语句是一种强大的结构，用于根据某个信号的值来选择性地执行不同的代码块。这与许多传统编程语言中的switch或case语句非常相似，但Chisel的switch语句被设计用于硬件描述领域，因此它处理的是硬件信号而不是简单的变量值。

下面是对switch语句在Chisel中的用法进行整理后的内容：

// 假设state是一个Chisel的信号，它的类型可以是UInt、Bool等  
// s0, s1, s2是state信号可能取的值，它们应该与state的类型相匹配  
// 例如，如果state是UInt(2.W)，那么s0, s1, s2可能是UInt(0.U), UInt(1.U), UInt(2.U)  
  
switch(state) {  
  is(s0) {  
    // 当state的值等于s0时，执行这里的代码  
    // 这里可以放置对硬件行为的描述，如寄存器赋值、逻辑运算等  
  }  
  is(s1) {  
    // 当state的值等于s1时，执行这里的代码  
    // 类似于上面的描述，可以包含各种硬件设计元素  
  }  
  is(s2) {  
    // 当state的值等于s2时，执行这里的代码  
    // 继续描述在特定状态下的硬件行为  
  }  
  // 如果需要，还可以添加一个默认情况，类似于其他编程语言中的default:  
  // otherwise {  
  //   // 当state的值不是s0、s1、s2中的任何一个时，执行这里的代码  
  // }  
}

需要注意的是，switch语句中的is关键字用于指定每个分支的条件，即state信号应该匹配的值。

二、MuxLookup

在Chisel中，MuxLookup 函数提供了一种便捷的方式来实现基于选择信号（sel）的多路选择器（Mux），它根据sel的值从一组预定义的映射中选择一个输入信号，并将其传递到输出端。如果sel的值不匹配任何预定义的映射项，则输出一个指定的默认值。

// 假设sel是一个选择信号，其类型通常为UInt或Bool，但在这里我们假设它是UInt  
// in0, in1, in2, in3是输入信号，它们可以是任何Chisel支持的信号类型，但类型必须一致  
// default是当sel不匹配任何预定义值时的默认输出  
  
// 使用MuxLookup函数来根据sel的值选择输入信号  
val result = MuxLookup(sel, default, Array(  
  (0.U) -> in0,  // 当sel为0时，result = in0  
  (1.U) -> in1,  // 当sel为1时，result = in1  
  (2.U) -> in2,  // 当sel为2时，result = in2  
  (3.U) -> in3   // 当sel为3时，result = in3  
))  
  
// 如果sel的值不是0, 1, 2, 或3中的任何一个，则result = default

在这个例子中，sel是一个选择信号，它决定了从哪个输入信号（in0, in1, in2, in3）中选择输出到result。每个输入信号都通过一个元组(UInt -> Signal)与sel的一个可能值相关联，其中UInt是sel的值，Signal是对应的输入信号。default是当sel的值不匹配任何预定义项时的输出值。

三、when

在Chisel中，when语句确实用于条件判断和执行，其工作方式类似于许多其他编程语言中的if-else结构。when语句允许你根据条件表达式的值来选择性地执行代码块。

// cond 和 otherCond 是条件表达式，它们可以是任何返回Bool类型的Chisel表达式  
// 当 cond 为 true 时，执行第一个代码块  
when (cond) {  
  // 当 cond 为 true 时执行的代码  
} .elsewhen (otherCond) {  
  // 当 cond 为 false 且 otherCond 为 true 时执行的代码  
} .otherwise {  
  // 当 cond 和 otherCond 都为 false 时执行的代码  
}

在这个例子中，when语句首先检查cond是否为真。如果cond为真，则执行紧随其后的代码块。如果cond为假，则继续检查.elsewhen后面的otherCond。如果otherCond为真，则执行.elsewhen代码块中的代码。如果cond和otherCond都为假，则执行.otherwise代码块中的代码。

四、Vec/VecInit

Seq

在Scala中，Seq是一个集合类，用于存储多个元素。Seq是不可变的，即一旦创建，其内容就不能被改变。在Chisel中，Seq常用于初始化Vec或进行其他类型的集合操作，因为它提供了一种灵活的方式来表示和操作一系列的元素。例如：

val mySeq = Seq(1.U, 2.U, 3.U, 4.U)

这里，mySeq是一个包含四个1位宽无符号整数元素的不可变序列。

Vec

Vec是Chisel特有的数据结构，用于定义向量（或数组）类型，可以存储多个相同类型的元素。Vec常用于需要处理多组数据的场景，如多输入多输出信号的处理。Vec是动态的，可以在运行时被修改和访问。例如：

val myVec = Wire(Vec(4, UInt(8.W)))  
myVec(0) := 10.U  
val firstElement = myVec(0)

在这个例子中，myVec是一个包含四个8位宽无符号整数的向量，可以通过索引访问和修改其元素。

VecInit

VecInit是一个方法，用于将Seq中的元素转换为Vec。这在静态初始化Vec时非常有用，因为Seq提供了一种方便的方式来定义一系列的元素。例如：

val myVec = VecInit(Seq(1.U, 2.U, 3.U, 4.U))

这里，myVec是一个包含四个1位宽无符号整数元素的向量，这些元素是通过VecInit从Seq转换而来的。

Vec 和 VecInit 的区别

1. 定义方式的区别：
   • Vec在定义时需要指定其长度和元素的类型，通常用于动态创建和定义一个向量。
   • VecInit则用于静态初始化一个向量，其元素在初始化时已经确定，并且是从一个Seq中转换而来的。
2. 使用场景：
   • 当需要一个可以动态操作和修改的向量时，使用Vec更为灵活。
   • 当需要一个预定义的、固定的向量时，使用VecInit更为简洁和方便。

五、PriorityMux

PriorityMux 在 Chisel 中用于实现优先级选择器，它根据输入信号的优先级顺序选择第一个有效的输入信号并将其传递到输出端。下面是一个 PriorityMux 的示例：

 val selSignals = Seq(cond0, cond1, cond2, cond3)
 val inputs = Seq(in0, in1, in2, in3)
 val result = PriorityMux(selSignals zip inputs)

val myReg = Reg(UInt(8.W))

val myRegInit = RegInit(0.U(8.W))

val enable = true.B
val myRegEnable = RegEnable(next = 3.U, init = 0.U, enable = enable)

val myRegNext = RegNext(next = 3.U, init = 0.U)

val width = log2Ceil(value)