FPGA基础 -- Verilog 共享任务（task）和函数（function）

Verilog 中共享任务（task）和函数（function） 的详细专业培训，适合具有一定 RTL 编程经验的工程师深入掌握。

一、任务（task）与函数（function）的基本区别

二、定义规则及语法

1. task 定义与调用

task automatic send_byte;
  input [7:0] data;
  begin
    @(posedge clk);  // 等待时钟上升沿
    tx <= data;
    #10;             // 延迟10时间单位
  end
endtask

always @(posedge start) begin
  send_byte(8'hA5);
end

• automatic 关键字使 task 可重入（重要于并发使用，后面详细讲）。
• 支持 input / output / inout 端口。

2. function 定义与调用

function [7:0] parity;
  input [7:0] data;
  begin
    parity = ^data;  // 位异或
  end
endfunction

assign even_parity = parity(data_byte);

• 只能用于组合逻辑。
• 不能有 #、@、fork 等时序控制语句。

三、共享任务和函数的综合注意事项

❗ 任务与函数默认是“静态”的，若多个模块或并发调用同一个 task/function 而它内部使用了静态变量，会导致竞态！

✅ 解决方案：

使用 automatic 声明为可重入，让每次调用使用独立栈帧变量。

task automatic process_data;
  input [7:0] val;
  integer i;               // 每个调用独立的 i
  begin
    for (i = 0; i < 8; i = i + 1)
      $display("bit[%0d] = %b", i, val[i]);
  end
endtask

四、task/function 的高级应用示例

✅ 1. 复用模块功能：

function [15:0] sum_with_carry;
  input [7:0] a, b;
  input       cin;
  begin
    sum_with_carry = a + b + cin;
  end
endfunction

assign {carry_out, result} = sum_with_carry(a, b, carry_in);

✅ 2. 仿真测试行为建模（仿真可用，不综合）：

task automatic check_result;
  input [7:0] expected, actual;
  begin
    if (expected !== actual)
      $display("Mismatch! Expected: %h, Got: %h", expected, actual);
  end
endtask

五、跨模块共享 task/function 的方式

Verilog 本身不支持模块之间直接调用 task/function，但可以通过以下几种方式实现“模块级共享行为”：

✅ 方法 1：抽象为 package（SystemVerilog）

package my_util_pkg;
  function automatic int abs(input int val);
    return (val < 0) ? -val : val;
  endfunction
endpackage

// 使用：
import my_util_pkg::*;

✅ 方法 2：用 include 文件统一复用（Verilog 兼容）

创建 utils.vh：

function [3:0] log2;
  input [31:0] val;
  begin
    log2 = (val <= 1) ? 0 :
           (val <= 2) ? 1 :
           (val <= 4) ? 2 :
           (val <= 8) ? 3 : 4;
  end
endfunction

模块中 include：

`include "utils.vh"

六、设计规范建议

七、综合与非综合支持对比

八、实战中常见误区与调试建议

九、面向 SystemVerilog 的拓展建议（如需使用）

• 使用 class 中的 function / task 进行面向对象封装
• 支持 pure / virtual / static 方法
• 支持 return 多位向量与结构体