Verilog自编函数clog2替代SV中的系统函数$clog2

先放函数，已验证和$clog2输出一致，注意需满足输入n ≥ 1。

// 返回以2为底的n的对数
function integer clog2 (input integer n); beginn = n - 1;for (clog2 = 0; n > 0; clog2 = clog2 + 1)n = n >> 1;
end
endfunction

另外，经评论区提醒，在Vivado 2017以后的版本中，可以直接使用系统函数$clog2()，不需要去自编函数了。后续又测试了Quartus 18.1 同样支持$clog2()，各位可自行测试使用的工具是否支持$clog2()。

一.为什么需要以2为底n的对数的函数

在Verilog编写代码过程中，经常需要根据一个常量来定义一个变量的位宽，例如，要编写一个计数器，计数最大值为常量N，那么计数变量cnt的位宽应该是多少呢？这个问题在SV可利用系统函数$clog2来解决，如下：

module counter
#(parameter CNT_MAX = 1023
)(output logic cnt_finish,input  logic clk,input  logic rstn
);logic [$clog2(CNT_MAX+1)-1 : 0] cnt;
always_ff @(posedge clk, negedge rstn) beginif (~rstn)cnt <= '0;else if (cnt < CNT_MAX)cnt <= cnt + 1'b1;elsecnt <= '0;
endassign cnt_finish = cnt == CNT_MAX;endmodule

但是在Verilog中没有这个系统函数，所以需要自行编写。

二.Verilog编写求以2为底n的对数的函数

将上面计数器的SV代码改为Verilog，用自编的clog2替代SV的系统函数$clog2

module counter
#(parameter CNT_MAX = 1023
)(output wire cnt_finish,input  wire clk,input  wire rstn
);reg [clog2(CNT_MAX+1)-1 : 0] cnt;
always @(posedge clk, negedge rstn) beginif (~rstn)cnt <= 'd0;else if (cnt < CNT_MAX)cnt <= cnt + 1'b1;elsecnt <= 'd0;
endassign cnt_finish = cnt == CNT_MAX;// 以2为底的对数函数
function integer clog2 (input integer n); beginn = n - 1;for (clog2 = 0; n > 0; clog2 = clog2 + 1)n = n >> 1;
end
endfunctionendmodule

三.仿真验证

仿真验证自编函数clog2的输出和SV系统函数$clog2的输出是否一致，仿真工具：modelsim SE-64 2020.4，testbench(try_tb.sv)如下：

module try_tb();timeunit 1ns;
timeprecision 10ps;initial beginfor (integer i=1; i<1025; i++) begin$display("$clog(%d) = %d,   clog2(%d) = %d", i, $clog2(i), i, clog2(i));end
end// 以2为底的对数函数
function integer clog2 (input integer n); beginn = n - 1;for (clog2 = 0; n > 0; clog2 = clog2 + 1)n = n >> 1;
end
endfunctionendmodule

部分仿真结果：

可见，clog2(n) 与 $clog2(n) 输出一致。

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