【FPGA至简设计原理与应用】第一篇第三章硬件描述语言Verilog第5节按位逻辑运算符
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《FPGA至简设计原理与应用》书籍连载索引目录
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5.5 按位逻辑运算符
本文档编号：001100000061
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1. 本节主要进行组合逻辑的介绍，包括：程序语句（assign语句、always语句），数字进制（二进制、不定态、高阻态），算数运算符（加、减、乘、除运算符），逻辑运算符（逻辑与、或、非运算符），按位逻辑运算符（单目按位与、或、非运算符，双目按位与、或、异或运算符），关系运算符，移位运算符（左移、右移运算符），条件运算符（三目运算符、if语句、case语句、选择语句等），拼接运算符；
2. ALTERA和VIVADO文档
http://www.fpgabbs.cn/data/attachment/forum/202005/14/101340fv29lqrnvttc349q.jpg
注：~ ^, ^ ~（二元异或非即同或）：（相当于同或门运算）。
在Verilog HDL语言中有下面几种按位运算符：~（一元非）：（相当于非门运算）&（二元与）：（相当于与门运算）|（二元或）：（相当于或门运算）^（二元异或）：（相当于异或门运算）
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。下图各真值表种显示对于不同按位逻辑运算符按位操作的结果：
http://www.fpgabbs.cn/data/attachment/forum/202005/14/101457l3y3x5tt28y8zg0j.jpg5.5.1单目按位与
单目按位与运算符&，运算符后为需要进行逻辑运算的信号，表示对信号进行每位之间相与的操作。例如Reg A,C；assign C=&A;上面代码等价于 C = A &A & A & A；如果A=4’b0110，C的结果为0。
5.5.2单目按位或
单目按位或运算符|，运算符后为需要进行逻辑运算的信号，表示对信号进行每位之间相或的操作。例如
Reg A,C；assign C=|A;上面代码等价于 C = A | A |A | A；如果A=4’b0110，C的结果为1。
5.5.3单目按位非
单目按位非运算符~，运算符后为需要进行逻辑运算的信号，表示对信号进行每位取反的操作。例如Reg A,C；assign C=~A;上面代码等价于 C = ~A，C = ~A，C = ~A，C = ~A。如果A=4’b0110，C的结果为4’b1001。
5.5.4双目按位与
双目按位与运算符&，信号位于运算符的左右两边，表示的是对这两个信号进行对应位相与的操作。例如Reg A，B，C；assign C = A & B;上面的代码等价于：C = A &B，C = A & B，C = A & B，C = A &B。如果A=4’b0110，B=4’b1010，C的结果为4’b0010。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,reg A;reg B;reg C；assign C = A & B;上面的代码等价于：C = A &B，C = A & B，C = 0& B，C = 0 &0。
5.5.5双目按位或
双目按位或运算符|，信号位于运算符的左右两边，表示的是对这两个信号进行对应位相或的操作。例如reg A，B，C；assign C = A | B;上面的代码等价于：C = A |B，C = A | B，C = A | B，C = A | B。如果A=4’b0110，B=4’b1010，C的结果为4’b1110。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,reg A;reg B;reg C；assign C = A | B;上面的代码等价于：C = A |B，C = A | B，C = 0 | B，C = 0 | 0。
5.5.6双目按位异或
双目按位异或运算符^，信号位于运算符的左右两边，表示的是对这两个信号进行对应位相异或的操作。异或是指0^0=0,1^1=0,0^1=1，即相同为0，不同为1。例如reg A，B，C；assign C = A ^ B;上面的代码等价于：C = A ^B，C = A ^ B，C = A ^ B，C = A ^ B。如果A=4’b0110，B=4’b1010，C的结果为4’b1100。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,reg A;reg B;reg C；assign C = A | B;上面的代码等价于：C = A ^B，C = A ^ B，C = 0 ^ B，C = 0 ^ 0。
5.5.7经验总结
[*]逻辑运算符和位运算符的区别
逻辑运算符包括&&、||、!，位运算符包括&、|、~。那么逻辑运算符和位运算符有什么区别呢？将逻辑与“&&”和按位与“&”进行对比可以看出，逻辑与运算符的运算只有逻辑真或逻辑假两种结果，即1或0；而“&”是位运算符，用于两个多位宽数据操作。对于位运算符操作，两个数按位进行相与、相或或者非。
123456assign a = 4’b0111&& 4’b1000;assign b = 4’b0111|| 4’b1000;assign c =!4’b0111;assign d = 4’b0111& 4’b1000;assign e = 4’b0111| 4’b1000;assign f =~4’b0111;
上面运行的结果为：a=1’b1，b=1’b1，c=1’b0，d=4’b000，e=4’b1111，f=4’b1000。
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