原创 【原创】Inout的使用和仿真

        Inout类型在使用和仿真时需要将其理解为2个端口，每个时刻有且只有一个在使用状态。我们在处理时可以将其手动分为2个端口，一个输入，另一个是输出。当用作输入端口时，输出端口处于“高阻”状态，用作输出口时保证时输入处于无效状态。如下图中，将inout类型的sdram_data分解成了输入端口DataFromSDR和输出端口DataToSDR（图1中的绿色方框部分）.。分解完成后，就可以正常使用输入和输出端口了（图1中的红色方框部分）。以下题材选自于我的SDR_SDRAM控制器设计。

一，Inout的定义和使用

    具体的做法是先定义两个wire型的量DataFromSDR和DataToSDR，然后使用assign语句进行分解。在下图中，可以这样理解：

(1):当bus_wr为1时，意味着要向SDRAM中写入数据，此时的inout要当做输出口使用，把需要输出的数据赋值给DataToSDR，然后通过总线来传递。

(2)当bus_wr为0时，需要从SDRAM中读取数据，inout作为输入口使用此时，输出口已经成为“高阻”，数据通过DataFromSDR传递到系统中。

二，inout的仿真

Inout类型的变量在仿真时同样需要分解，但仿真时对端口的使用刚好和建模时“相反”。图2是仿真和建模之间的关系，在建模中的输出口，仿真里面是要建立对应的输入口，反之亦然。建模设计的是一个SDRAM的控制器，那么仿真系统则模拟了一个SDRAM的工作特性。

在编写testbench时，inout的变量要定义成wire型，这点很重要。定义一个reg型的变量，用来充当“输出口”，由于有reg型的变量data_in已经充当了“输入口”,所以不需要再分解出新的“输入口”了。

在testbench中：

   out_con=0;

bus_wr=1;

这样描述， inout已经作为输入口了，输出口此时处于“高阻”状态，数据通过data_in来传递。这也和建模中对应，在建模中，当bus_wr=1时，需要向SDRAM中写入数据，测试系统正是模拟的SDRAM，所以此时就是输入口（在建模中此时inout是输出口）。

在接着的描述中：

DataOut=16'h1401;   

 
out_con=1;   

 
bus_rd=1;

inout作为输出口来使用了，此时需要输出的数据通过DataOut来传递。out_con=1说明在建模中，inout此时是当做输入口使用了，和这里刚好又是对应的。

图4是Modelsim中的截图，从截图中可以看到，系统的输入和输出已经被正确仿真出来了。

图5是在QuartusII中的仿真。注意：在 data _in上有数据时，要将inout类型的sdram_data赋值为高阻“z”，这里的做法其实是和写testbench一样的，此时的bus_wr为1，sdram_data是作为输入口，输出口被置成“高阻”了。sdram_data作为输出口时，bus_wr为0，数据通过data_out传输。