Verilog HDL简介
Verilog HDL介绍
关于时延(续)
时间单位通过编译指令与物理时间相关联 ‘timescale 1ns/100ps ; 即：时延时间单位为1ns，时间精度为 100ps 时间精度 #5.21 // 对应5.2ns
#6.17
// 对应6.2ns
Verilog主要描述方式
数据流描述方式 行为描述方式
结构化描述方式
数据流描述方式
• VHDL “Tell me how your circuit should behave and I will give you the hardware that does the job.” • Verilog HDL Similar to VHDL • ABEL-HDL、AHDL（Altera HDL） “Tell me what hardware you want and I will give it to you” •硬件C语言：SystemC、Handle-C
Verilog 与VHDL的比较（续）
• Verilog HDL的编程风格比VHDL更加简 洁明了、高效便捷。如果单纯从描述结构上 考察，两者的代码之比约为1:3。
• Verilog HDL也于1995年实现了标准化 （IEEE-1364）。目前市场上所有的 EDA 工具都支持这两种语言。而在ASIC 设计领 域，Verilog HDL占有明显优势。
Verilog的基本描述单位
module module_name (port_list);
port declarations data type declarations circuit functionality endmodule
注意：所有的关键字都小写。
【例1】半加器的module
module HalfAdder ( A, B, sum, carry); inputA, B ; outputsum, carry ; assign #2 sum = A ^ B ; assign #5 carry = A & B ;
Verilog语言 Verilog HDL简介
第1章简介本章介绍Verilog HDL语言的发展历史和它的主要能力。
1.1 什么是Verilog HDL？Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。
被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。
数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。
Verilog HDL 语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。
所有这些都使用同一种建模语言。
此外，Verilog HDL语言提供了编程语言接口，通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。
Verilog HDL语言不仅定义了语法，而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。
因此，用这种语言编写的模型能够使用Ve r i l o g仿真器进行验证。
语言从C编程语言中继承了多种操作符和结构。
Verilog HDL提供了扩展的建模能力，其中许多扩展最初很难理解。
但是，Verilog HDL语言的核心子集非常易于学习和使用，这对大多数建模应用来说已经足够。
当然,完整的硬件描述语言足以对从最复杂的芯片到完整的电子系统进行描述。
1.2 历史Verilog HDL语言最初是于1 983年由Gateway Design Automation公司为其模拟器产品开发的硬件建模语言。
那时它只是一种专用语言。
由于他们的模拟、仿真器产品的广泛使用，Verilog HDL 作为一种便于使用且实用的语言逐渐为众多设计者所接受。
在一次努力增加语言普及性的活动中，Verilog HDL语言于1 990年被推向公众领域。
Open Verilog International （O V I）是促进Ve r i l o g发展的国际性组织。
1 992年，O V I决定致力于推广Verilog OVI标准成为I E E E标准。
第一讲 Verilog HDL简介
结论：工艺无关性，高效省事
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
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1.3
Verilog设计流程
Top-Down 设计思想
系统级设计
模块A
模块B
模块C
模块A1
模块A2
模块A3
模块B1
模块B2
模块C1
模块C2
模块C3
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
电 路 图 设 计 文 件
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
1/ 9
第一讲 Verilog HDL简介
1.1 概述
1.2
1.3
Verilog的设计优点
Verilog设计流程
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
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1.1
概述Βιβλιοθήκη 什么是Verilog HDL？
硬件描述语言的一种，主要用于数字电子
系统设计。适合各种级别的逻辑设计，包括数
字逻辑系统的仿真验证、时序分析、逻辑综合。
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
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Verilog HDL 的发展历史
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
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常用硬件描述语言比较
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
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(1) 逻辑描述层次 (2) 设计要求 (3) 综合过程 (4) 对综合器的要求
(5) 支持的EDA工具
(6) 国际化程度
(7) 掌握难易
veriloghdl的原理 -回复
veriloghdl的原理-回复Verilog HDL（Hardware Description Language）是一种用于硬件描述和设计的编程语言。
它被广泛用于数字电路设计和验证，并在集成电路（IC）设计和电子系统设计中发挥着关键作用。
本文将详细介绍Verilog HDL的原理，包括其概念、工作原理和应用，就中括号内的内容进行逐步回答。
1. 什么是Verilog HDL？Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于描述数字电路的结构、行为和功能。
它为硬件工程师提供了一种高级语言的方式来描述和设计硬件电路。
与低级语言如汇编语言相比，Verilog HDL具有更高的抽象层级，可以更容易地进行电路设计和验证。
2. Verilog HDL的起源和发展Verilog HDL最早于1984年由Gateway Design Automation公司的Phil Moorby提出，并在1985年开始商业化。
之后，它逐渐在硬件设计领域流行起来，并在1995年成为了IEEE标准（IEEE 1364-1995）。
此后，Verilog HDL经历了多次更新和改进，分别发布了Verilog-2001、SystemVerilog和最新的Verilog-2017版本。
3. Verilog HDL的设计层次结构Verilog HDL包括三个主要层次的描述：结构层次、行为层次和功能层次。
- 结构层次描述了电路的物理布局和组成，包括模块、端口、管脚和内部互连。
它类似于组成电路的黑盒子，忽略了内部的工作原理。
- 行为层次描述了电路的运行方式和时序。
它使用模块的输入和输出信号之间的顺序和时间关系来定义电路的行为。
- 功能层次提供了更高级别的抽象，描述了模块的功能和操作，而不是具体的实现细节。
在功能层次上，可以使用与C语言类似的语法和控制结构。
4. Verilog HDL的基本元素Verilog HDL包括了多种基本元素，用于描述电路的不同方面。
VerilogHDL入门教程
VerilogHDL入门教程第一部分：Verilog HDL概述（约200字）Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于描述和建模数字电路和系统。
它是一种被广泛使用的硬件设计语言，特别适合用于逻辑设计和验证。
Verilog HDL提供了一种形式化的方式来表示数字电路和系统的行为和结构，使得工程师可以更轻松地进行硬件设计和验证。
第二部分：Verilog HDL基础（约400字）在Verilog HDL中，最基本的组成单元是模块。
模块是Verilog HDL中的一个独立的、可重用的单元，可以由其他模块实例化和连接。
每个模块由端口（输入和输出）和内部功能（如逻辑代码和信号声明）组成。
module and_gate(input a, input b, output y);assign y = a & b;endmodule这个模块表示一个与门，它有两个输入a和b，一个输出y。
使用assign语句，我们将输出y连接到输入a和b的逻辑与操作。
第三部分：Verilog HDL高级特性（约400字）除了基本的模块和连接之外，Verilog HDL还提供了一些高级特性，用于更复杂的电路建模和验证。
一种特殊的构造是always块。
always块用于描述模块内的行为，基于一个条件或时钟信号的变化。
例如，下面是一个使用always块的模块示例：module counter(input clk, input enable, output reg count);if (enable)count = count + 1;endendmodule这个模块表示一个简单的计数器，在时钟上升沿时根据enable信号增加计数器的值。
Verilog HDL还支持层次化的建模，允许将模块层次化地组织起来，以便更好地管理和复用代码。
层次化建模通过使用模块的层次命名和连接来实现。
例如，我们可以将上面的计数器模块实例化为另一个模块，如下所示：module top_module(input clk, input enable, output reg count);countercounter_inst(.clk(clk), .enable(enable), .count(count));endmodule这个模块实例化了上面定义的计数器模块，并将其内部信号和端口连接到外部接口。
Verilog-HDL
HDL代码可以在不同级别上进行，
System level→系统级 Behavioral level→行为级 Register transfer level (RTL)→寄存器传输级 Gate level→门级 Switch level→开关级
系统级和行为级不能确保被实现（综合），RTL级 一般都可以实现。 门级和开关级一般由系统软件完成，在Vreilog中 也可用门级原语和开关级原语表述。 ∴RTL is our coding target.
1) 数据流方式
module HalfAdder (A, B, Sum, Carry) ; input A, B; output Sum, Carry; assign Sum=#2 A^B; //A⊕B assign Carry=#5 A&B; endmodule A、B中有一个发生变化，有关的 assign语句就同时执行。如果第 4ns B变化为1 （A＝0没变） ，则： 第6ns Sum赋值为1；第9ns Carry＝0
在一个模块中还可以调用另一 个模块。
module halfadder (S,C,x,y); input x,y; output S,C; xor (S,x,y); and (C,x,y); endmodule
module fulladder (S,C,x,y,z); input x,y,z; output S,C; wire S1,D1,D2; halfadder HA1 (S1,D1,x,y), HA2 (S,D2,S1,z); or g1(C,D2,D1); endmodule
3) 结构方式
module FA_Str (A, B, Cin, Sum, Cou)t ; input A, B, Cin ; output Sum, Cout; wire S1, T1, T2, T3; xor X1 (S1, A, B) , X2 (Sum, S1, Cin) ;//异或原语例化 and A1 (T3, A, B) , A2 (T2, B, Cin) , 利用各级原语例化，可以实现 A3 (T1, A, Cin) , 复杂的电路。但要熟悉系统原 or O1 (Cout, T1, T2, T3 ) ; 语。也可以自定义用户原语。 endmodule
第1章 Verilog HDL入门简介
Verilog HDL数字系统设计及仿真
数字电路的回忆—七进制计数器
Verilog HDL数字系统设计及仿真
➢状态转换图
➢卡诺图
2
Verilog HDL数字系统设计及仿真
➢ Q3* 的卡诺图
➢状态方程：
Q3* Q3Q2 ' Q3 'Q2Q1
3
Verilog HDL数字系统设计及仿真
8
采用Verilog HDL代码
Verilog HDL数字系统设计及仿真
➢计数器模块
➢JK触发器模块
module
module JK_FF(J,K,CLK,Q,Qn);
Counter(Q3,Q2,Q1,C,CLK); input J,K;
output Q3,Q2,Q1,C;
input CLK;
input CLK;
output Q,Qn;
wire J1,K2,J3;
wire G3_n,G4_n,G5_n,G6_n,G7_n,G8_n;
nand G7(G7_n,Qn,J,CLK);
JK_FF JK1(Q1,Q1n,J1,1,CLK);nand G8(G8_n,CLK,K,Q);
JK_FF JK2(Q2, ,Q1,K2,CLK); nand G5(G5_n,G8_n,G6_n);
nand G1(Q,G3_n,Qn);
or or1(K2,Q1,Q3);
nand G2(Qn,Q,G4_n);
endmodule
not G9(CLK_n,CLK);
endmodule
9
Verilog HDL数字系统设计及仿真
➢更简洁的代码
module Counter(Q,CLK,RESET);
verilog hdl不同级别的描述
verilog hdl不同级别的描述
Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统的行为、结构和实现。
它支持从算法级到门级的不同级别的描述，以满足不同规模设计的需要。
以下是Verilog HDL不同级别的描述：
算法级描述：算法级描述是最高级别的描述，主要关注算法和数据流的行为。
在算法级描述中，设计者使用过程块（如always、initial等）和连续赋值语句（如assign）来描述信号的行为和变化。
这种描述方法主要用于设计和描述复杂的控制逻辑和算法。
寄存器传输级（RTL）描述：RTL描述是一种中间级别的描述，介于算法级和门级之间。
它关注于寄存器传输的控制逻辑，包括数据路径和控制逻辑。
在RTL描述中，设计者使用连续赋值语句来描述信号的行为，并使用组合逻辑和触发器来定义寄存器、移位器等基本元件的行为。
这种描述方法主要用于设计和描述具有大量寄存器和控制逻辑的数字系统。
门级描述：门级描述是最低级别的描述，主要关注电路元件和连线。
在门级描述中，设计者使用Verilog HDL的内置元件（如AND、OR、NOT等）来描述电路的基本元件和连线。
这种描述方法主要用于设计和描述简单的组合逻辑电路和时序逻辑电路。
除了以上三种级别的描述外，Verilog HDL还支持混合级别的描述，即将不同级别的描述混合在一起使用。
例如，可以在算法级描述中定义一个模块的接口，然后在RTL 或门级描述中实现该模块的具体逻辑。
这种混合级别的描述方法可以使设计更加灵活和
模块化，并方便实现模块重用和层次化设计。
Verilog-HDL基础知识
Verilog-HDL基础知识第⼆章 Verilog-HDL基础知识1.Verilog-HDL概述1.1 什么是硬件描述语⾔（HDL）HDL：Hardware Description Language硬件描述语⾔HDL是⼀种⽤形式化⽅法描述数字电路和系统的语⾔，可以描述硬件电路的功能、信号连接关系和定时关系。
1.2 使⽤HDL的优点电路的逻辑功能容易理解；便于计算机对逻辑进⾏分析处理；把逻辑设计与具体电路的实现分成两个独⽴的阶段来操作；逻辑设计与实现的⼯艺⽆关；逻辑设计的资源积累可以重复利⽤；可以由多⼈共同更好更快地设计⾮常复杂的逻辑电路（⼏⼗万门以上的逻辑系统）。
1.3 Top_Down设计思想1.4 Verilog-HDL简介1.4.1 Verilog HDL的发展1.4.2 Verilog-HDL与VHDL的⽐较☆ VHDL－VHSIC Hardware Description Language。
VHDL于 1987年成为IEEE标准。
☆ Verilog-HDL简单易学，语法⽐较灵活。
VHDL语法严谨，需要较长的时间学会。
☆ Verilog-HDL在系统抽象⽅⾯⽐VHDL略差，但在门级开关电路描述⽅⾯⽐VHDL强。
1.4.3 Verilog-HDL 的应⽤ASIC和FPGA设计师可⽤它来编写可综合的代码。
描述系统的结构，做⾼层次的仿真。
验证⼯程师编写各种层次的测试模块对具体电路设计⼯程师所设计的模块进⾏全⾯细致的验证。
库模型的设计：可以⽤于描述ASIC 和FPGA的基本单元（Cell）部件，也可以描述复杂的宏单元（Macro Cell）。
1.4.4 Verilog-HDL的抽象级别⽤Verilog-HDL描述的电路设计就是该电路的Verilog HDL模型，这些模型可以是实际电路的不同级别的抽象，这些抽象的级别和它们对应的模型类型共有以下五种：?系统级(system): ⽤⾼级语⾔结构实现设计模块的外部性能的模型。
No.1VerilogHDL简介
No.1VerilogHDL简介 硬件描述语⾔HDL（Hardware Description Language）是⼀种⽤形式化⽅法来描述数字电路和系统的语⾔。
设计者利⽤HDL可以从抽象到具体逐层描述⾃⼰的设计思想，⽤⼀系列的分层次模块来表⽰极其复杂的数字电路系统。
VerilogHDL是描述电⼦电路⾏为和结构的⼀种语⾔，是⼀种IEEE 标准（IEEE Std.1364-1995），Verilog ⽤于模拟从随机和纯⾏为到门级和开关级的抽象范围等层次的数字电⼦电路功能，也⽤于从许多抽象寄存器传输级描述合并，即⾃动产⽣，门级描述Verilog ⼀般⽤于⽀持⾼层次的设计（或基于语⾔的设计），其中电⼦设计在⽤⾃动合并⼯具进⾏详细设计前要通过⾼层次的完全抽象仿真来检验。
Verilog 也⼴泛应⽤于IC的门级检验，包括仿真、故障仿真和定时检验。
Verilog 最初是在 1984 年由 Gateway Design Automation 公司开发 Verilog-XL 仿真器的时候⼀起开发出来， 1989 年 Cadence Design Systems 公司并购 Gateway 公司同时拥有对 Verilog 语⾔和 Verilog-XL仿真器的权⼒。
1990 年 Cadence 将 Verilog 语⾔不是 Verilog-XL 放到公共领域为了使 Verilog 语⾔通过 IEEE 标准化过程，⼀个⾮赢利性组织 Open Verilog International （OVI ）将它不断推进，结果在1995年 Verilog 成为⼀个 IEEE 标准，此后 OVI 仍继续不断维护和开发这种语⾔。
参考书籍：【1】《Verilog HDL⼊门》第3版/（美）巴斯克（Bhasker,J.）著；夏宇闻，⽢伟译.-北京：北京航空航天⼤学出版社2008.9【2】《Verilog数字系统设计教程》/夏宇闻编著.--第3版--北京：北京航空航天⼤学出版社2013.7。
Verilog_HDL简介
例化元件名
注1：元件例化即是调用Verilog HDL提供的元件； 注2：元件例化包括门元件例化和模块元件例化； 注3：每个实例元件的名字必须唯一！以避免与其 它调用元件的实例相混淆。 注4：例化元件名也可以省略！
模块元件句 结构说明语句
always @(posedge clk) // 每当时钟上升沿到来时执行一遍块内语句 begin if(load) out = data; // 同步预置数据 else out = data + 1 + cin; // 加1计数 end
Verilog HDL程序是由模块构成的。每个模块嵌套在module和 endmodule声明语句中。模块是可以进行层次嵌套的。 每个Verilog HDL源文件中只准有一个顶层模块，其他为子模块。 每个模块要进行端口定义，并说明输入输出端口，然后对模块的 功能进行行为逻辑描述。 程序书写格式自由，一行可以写几个语句，一个语句也可以分多 行写。 除了endmodule语句、begin_end语句和fork_join语句外，每个语 句和数据定义的最后必须有分号。 可用/*.....*/和//...对程序的任何部分作注释。加上必要的注释，以 增强程序的可读性和可维护性。
• Verilog的基本设计单元是“模块 (block) ” 。 • Verilog 模块的结构由在module和 endmodule关键词之间的4个主要部分组成
1 2 端口定义 I/O说明 信号类型声明 功能描述
3
4
module block1(a,b,c,d )； input a,b,c； output d； wire x； assign d = a | x； assign x = ( b & c )； endmodule
硬件描述语言Verilog HDL
6.2 Verilog HDL 入门 6.2.1 Verilog HDL 的基本结构 6.2.2 简单 Verilog HDL 实例
9
6.2.1 Verilog HDL的基本结构
Verilog 使用大约100个预定义的关键词定义该语言的结构 1. VerilogHDL 程序由模块构成。每个模块的内容都是嵌在关键词module和 endmodule两个语句之间。每个模块实现特定的功能。 2. 每个模块先要进行端口的定义，并说明输入（input) 、输出（output)和 双向（inout)，然后对模块功能进行描述。 3. 除了endmodule语句外，每个语句后必须有分号。 4. 可以用/* --- */和//…..，对VerilogHDL程序的任何部分做注释。
例 2选1数据选择器的程序实例
a
0 out
b
1
sel
13
module mux2_1(out, a, b, sel) ;
output out;
数
input a, b; input sel;
assign out= sel ? b : a;
据 流 描 述
endmodule
module mux2_1(out, a, b, sel) ;
VHDL 和Verilog 的功能较强，属于行为(功能)描述语言。两种HDL均为IEEE标准。 特别是Verilog HDL的语法来源于C语言，它较 VHDL 好用好学。
7
6.1 概 述 6.2 Verilog HDL入门 6.3 Verilog HDL基本语法规则 6.4 Verilog HDL结构级建模 6.5 Verilog HDL数据流建模 6.6 Verilog HDL行为级建模 6.7 数字钟电路设计
Verilog HDL整理(一)
Verilog HDL语言整理（一）一、基本概念Verilog HDL是一种行为数字逻辑电路设计的语言，用Vrilog HDL描述的电路设计就是该电路的Verilog HDL模型。
Verilog HDL既是一种行为描述的语言，也是一种结构描述的语言。
也就是说，既可以用电路的功能描述，也可以用元器件和它们之间的连接来建立所设计电路的Verilog HDL模型。
一个复杂电路的完整Verilog HDL模型是由若干个Verilog HDL模块构成的，每一个模块又可以由若干个子模块构成。
利用Verilog HDL语言结构所提供的这种功能就可以构造一个模块间的清晰层次结构来描述极其复杂的大型设计。
RTL描述：硬件描述语言HDL中包含可综合和不可综合的语句，用可综合语句构建的电路描述代码可以通过HDL综合器生成可实现的电路，于是把一切用可综合语句表述的HDL代码形式称为RTL描述。
二、模型类别Verilog模型可以是实际电路的不同级别的抽象。
这些抽象的级别和它们对应的模型类型共有五种：系统级（system）：用高级语言结构实现设计模块外部功能的模型。
算法级（algorithmic）：用高级语言结构实现设计算法的模型。
RTL级（Register Transfer Level）:描述数据在寄存器之间流动和如何处理这些数据的模型。
门级（gate-level）：描述逻辑门以及逻辑门之间的连接的模型。
开关级（switch-level）:描述器件中三极管和储存节点以及它们之间连接的模型。
RTL/功能级门级/结构级版图布局/物理级三、语法1、模块语句一般格式module 模块名（端口名称表）模块端口描述模块功能描述endmoduleVerilog程序块完全嵌在module和endmodule之间，每个Verilog程序块应该包括四个部分：端口定义、I/0说明、内部信号声明、功能定义。
2、端口语句input 端口名1；端口名2output 端口名1；端口名2inout 端口名1；端口名2带位宽的端口input[msb:lsb] 端口名1；端口名23、assign连续赋值语句（1）不带延时的assign赋值语句assign 目标变量名=驱动表达式（2）带延时的assign赋值语句assign #A目标变量名=驱动表达式延时A个单位后再将驱动表达式的值赋给目标变量，延时在综合中被忽略，不参与综合（3）assign赋值语句是并行的，不允许同一目标变量有多个赋值语句表达式，而且目标变量必须是网线型变量。
Verilog HDL语言简介
Verilog HDL语言简介
Verilog HDL语言简介
1．什幺是Verilog HDL
Verilog HDL是硬件描述语言的一种，用于数字电子系统设计。
它允许设计者用它来进行各种级别的逻辑设计，可以用它进行数字逻辑系统的仿真验证、时序分析、逻辑综合。
它是目前应用最广泛的一种硬件描述语言之一。
2．Verilog HDL的历史
Verilog HDL是在1983年由GDA（GateWay Design AutomaTIon）公司的Phil Moorby首创的。
Phil Moorby后来成为Verilog-XL的主要设计者和Cadence公司（Cadence Design System）的第一个合伙人。
在1984年～1985年，Moorby设计出了第一个关于Verilog-XL的仿真器，1986年，他对Verilog HDL的发展又做出了另一个巨大贡献：即提出了用于快速门级仿真的XL算法。
随着Verilog-XL算法的成功，Verilog HDL语言得到迅速发展。
1989。
Verilog_HDL教程
Verilog_HDL教程
1.简介
Verilog HDL是由美国电气和电子工程师协会（IEEE）于1984年开
发的一种硬件描述语言。
它是一种面向数据流的语言，主要用于描述数字
逻辑电路的行为和结构。
Verilog HDL可以用于设计和仿真各种数字电路，如计算机处理器、存储器、控制逻辑和通信接口等。
2.基本语法
下面是Verilog HDL的基本语法元素：
2.1模块
模块是Verilog HDL中的最基本的构建单元。
每个模块都有一个名称
和一个端口列表。
端口可以是输入或输出，也可以是双向的。
2.2数据类型
2.3信号赋值
可以使用赋值运算符（=）将值赋给变量或信号。
还可以使用阻塞或
非阻塞赋值运算符来实现顺序或并发的赋值操作。
3.设计结构
4.运算符
5.仿真和验证
总结：
本教程简要介绍了Verilog HDL的基本语法和用法。
Verilog HDL是一种被广泛应用于数字电路设计的硬件描述语言。
通过学习本教程，您将能够开始使用Verilog HDL进行数字电路的设计和验证。
0_1.Verilog HDL基础知识
•概述•Verilog HDL 的基本结构•运算符•语句•Verilog HDL 模型级别•数据类型及常量、变量•语句的顺序执行与并行执行第0章Verilog HDL§0.1概述一、什么是Verilog HDL？Verilog HDL是一种应用广泛的硬件描述性语言，是硬件设计人员和电子设计自动化（EDA）工具之间的界面。
其主要目的是用来编写设计文件，建立电子系统行为级的仿真模型。
即利用计算机的巨大能力对用Verilog HDL或VHDL建模的复杂数字逻辑进行仿真，然后再自动综合以生成符合要求且在电路结构上可以实现的数字逻辑网表（Netlist），根据网表和某种工艺的器件自动生成具体电路，然后生成该工艺条件下这种具体电路的延时模型。
仿真验证无误后用于制造ASIC芯片或写入EPLD和FPGA 器件中。
二、Verilog HDL语言的主要特征1、语法结构上，Verilog HDL语言与C语言有许多相似之处，并借鉴C语言的多种操作符和语法结构。
2、Verilog HDL语言既包含一些高层次程序设计语言的结构形式，同时也兼顾描述硬件电路具体的线路连接。
3、通过使用结构级或行为级描述可以在不同的抽象层次描述设计。
包括三个领域和五个抽象层次，如下表0.1 所示。
行为领域结构领域物理领域系统级性能描述部件及它们之间的逻辑连接方式芯片模块电路板和物理划分的子系统算法级（芯片级）I/O 应答算法级硬件模块数据结构部件之间的物理连接电路板底盘等寄存器传输级并行操作寄存器传输,状态表,ALU 、多路选择器、寄存器、总线微定序器、微存储器之间的物理连接方式芯片、宏单元逻辑级布尔方程门电路、触发器、锁存器标准单元布图电路级微分方程晶体管、电阻、电容等晶体管布图三个领域五个抽象层次4、Verilog HDL语言是并行的，即具有在同一时刻执行多任务的能力，因为在实际硬件中许多操作都是在同一时刻发生的。
一般来讲，计算机编程语言是非并行的。
VERILOGHDL语言基础
VERILOGHDL语⾔基础第1节 Verilog HDL语⾔简介Verilog HDL语⾔简介Verilog HDL和VHDL是⽬前世界上最流⾏的两种硬件描述语⾔（HDL：Hardware Description Language），均为IEEE标准，被⼴泛地应⽤于基于可编程逻辑器件的项⽬开发。
⼆者都是在20世纪80年代中期开发出来的，前者由Gateway Design Automation公司（该公司于1989年被Cadence公司收购）开发，后者由美国军⽅研发。
HDL语⾔以⽂本形式来描述数字系统硬件结构和⾏为，是⼀种⽤形式化⽅法来描述数字电路和系统的语⾔，可以从上层到下层来逐层描述⾃⼰的设计思想。
即⽤⼀系列分层次的模块来表⽰复杂的数字系统，并逐层进⾏验证仿真，再把具体的模块组合由综合⼯具转化成门级⽹表，接下去再利⽤布局布线⼯具把⽹表转化为具体电路结构的实现。
⽬前，这种⾃顶向下的⽅法已被⼴泛使⽤。
概括地讲，HDL语⾔包含以下主要特征：* HDL语⾔既包含⼀些⾼级程序设计语⾔的结构形式，同时也兼顾描述硬件线路连接的具体结构。
* 通过使⽤结构级⾏为描述，可以在不同的抽象层次描述设计。
HDL语⾔采⽤⾃顶向下的数字电路设计⽅法，主要包括3个领域5个抽象层次。
* HDL语⾔是并⾏处理的，具有同⼀时刻执⾏多任务的能⼒。
这和⼀般⾼级设计语⾔（例如C 语⾔等）串⾏执⾏的特征是不同的。
* HDL语⾔具有时序的概念。
⼀般的⾼级编程语⾔是没有时序概念的，但在硬件电路中从输⼊到输出总是有延时存在的，为了描述这⼀特征，需要引⼊时延的概念。
HDL语⾔不仅可以描述硬件电路的功能，还可以描述电路的时序。
2.1.1 Verilog HDL语⾔的历史1983年，Gateway Design Automation（GDA）硬件描述语⾔公司的Philip Moorby⾸创了Verilog HDL。
后来Moorby成为Verilog HDL-XL的主要设计者和Cadence公司的第⼀合伙⼈。
Verilog HDL简介
Verilog HDL简介1.Verilog HDL是一种硬件描述语言，可以在算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次上对数字系统建模。
2.Verilog HDL可以描述设计的行为特性、数据流特性、结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制,用这种语言编写的模型能够使用Verilog HDL仿真器进行验证。
3.Verilog HDL从C语言中继承了多种操作符和结构，所以从形式上看Verilog HDL和C语言有很多相似之处。
4.HDL: Hardware Description Language(硬件描述语言）。
5.Verilog HDL, VHDL6.Verilog HDL程序文件的后缀都是“.v”，假如为加法器建模时创建了一个名为adder的文件，那么这个文件就是adder.v。
每个.v文件里可以有一个或几个模块的描述程序。
Verilog 与C语言的比较Verilog HDL语言的特点1.既适合可综合的电路设计，也可胜任电路与系统的仿真。
2.能在多个层次上对所设计的系统加以描述，从开关级，门级寄存器传输级（RTL）到行为级等都可以胜任，同时语言不对设计规模施加任何限制。
3.Verilog HDL的行为描述语句，如条件语句，赋值语句和循环语句等，类似与软件高级语言，便于学习和使用。
4.内置各种基本逻辑门，如and，or，nand等，可方便地进行门级结构描述：内置各种开关级元件，如pmos, nmos, cmos等，可进行开关级的建模。
5.用户定义原语（UDP）创建的灵活性。
用户定义的原语可以是组合逻辑，也可以是时序逻辑：可通过编程语言接口（PLI）机制进一步扩展Verilog HDL语言的描述能力。
6.Verilog HDL程序文件的后缀都是“.v”，假如为加法器建模时创建了一个名为adder的文件，那么这个文件就是adder.v。
每个.v文件里可以有一个或几个模块的描述程序。
Verilog HDL设计举例out <= out+14位计数器的Verilog HDL 编程module counter4 (out, reset, clk);input clk;input reset; // input clk, reset;output [3:0] out;reg [3:0] out; always @(posedge clk)beginif (reset) out<=0;else out <= out+1;endendmodule。
verilog hdl 题目
Verilog HDL简介及应用1. 概述Verilog HDL作为一种硬件描述语言，在数字电路设计领域中得到了广泛的应用。
本文将从Verilog HDL的定义、特点、基本语法、应用领域等方面进行介绍，以便读者对Verilog HDL有一个清晰的认识。
2. Verilog HDL的定义Verilog HDL即Verilog Hardware Description Language，是一种硬件描述语言，用于对数字电路进行描述、模拟和验证。
它是一种硬件描述语言，类似于C语言，但是它更关注于硬件层面的描述和设计。
3. Verilog HDL的特点（1）泛型性：Verilog HDL支持泛型编程，能够描述各种类型的数字电路，包括组合逻辑和时序逻辑。
（2）并发性：Verilog HDL支持并发描述，在描述数字电路时可以使用并发结构描述各个逻辑单元的交互关系。
（3）模块化：Verilog HDL支持模块化设计，模块之间可以进行层次化的描述和连接，使得复杂的电路可以被分解成多个独立的模块进行设计和验证。
4. Verilog HDL的基本语法（1）模块声明：使用module关键字声明一个模块，包括输入、输出和内部信号的声明。
（2）数据类型：Verilog HDL支持多种数据类型，包括bit、reg、wire、integer等。
（3）运算符：Verilog HDL支持各种运算符，包括赋值运算符、逻辑运算符、位运算符、条件运算符等。
（4）控制结构：Verilog HDL支持if-else、for循环、while循环等控制结构。
（5）并发语句：Verilog HDL使用always关键字和符号来描述并发执行的逻辑。
5. Verilog HDL的应用领域Verilog HDL广泛应用于数字电路的设计、仿真和验证之中，包括但不限于：（1）集成电路(IC)设计：Verilog HDL可用于描述芯片内部的数字电路，进行功能验证和时序分析。
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结 构 描 述
小结：
•行为描述方式：
一般使用下述语句描述，可以对组合、时序逻 辑电路建模。 1）initial 语句 2）always 语句
•数据流描述方式：
一般使用assign语句描述，主要用于对组合逻 辑电路建模。
•结构描述方式：
一般使用Primitive（内部元件）、自定义的 下层模块对电路描述。主要用于层次化设计中。
Order must match exactly
models add4 (result, carry, r1, r2, ci); module addbit (a, b, ci, sum,co); input a, b, ci; output [3:0] result; output sum, co; output carry; input [3:0] r1, r2; Structural or behavioral input ci; model wire [3:0] r1, r2, result; endmodule wire ci, carry, c1, c2, c3; addbit u1 (r1[0], r2[0], ci, result[0], c1); addbit u2 (r1[1], r2[1], c1, result[1], c2); addbit u3 (r1[2], r2[2], c2, result[2], c3); addbit u4 (r1[3], r2[3], c3, result[3], carry); endmodule
运算符的优先级
！ * + << < == & ^ | && || ?: ~ / % >> <= > != === ~& ~^ ~| 最高优先级
>= !==
最低优先级
Verilog 基本门级元件
多输入门：and、nand、or、nor、xor、xnor
只有单个输出,1个或多个输入
多输出门：not、buf
data type declarations
functionality
timing Βιβλιοθήκη pecificationendmodule
•Verilog程序的组成部分
module Name， port list， port declarations（if ports present） parameters（optional）， Declarations of wires, regs and other variables Instantiation of lower level modules Data flow statements ( assign ) Tasks anf functions
always @(posedge clk) q = data; endmodule
Verilog HDL行为描述方法
过程块的组成：
过程语句@(事件控制敏感表）
begin (：块名)
块内局部变量说明 一条或多条过程赋值或高级程序语句 end
在always下面使用的高级程序语句
（1）if-else 条件语句 if (条件表达式） 块语句1
module mux2_1(out1, a, b, sel) ; output out1; input a, b; input sel;
reg out1; always @(sel or a or b) begin case (sel) 1’b0 : out1 = a; 1’b1 : out1 = b; endcase end
endmodule
endmodule
module mux2_1(out1,a,b,sel); output out1; input a,b,sel; not (sel_, sel); and (a1, a, sel_); and (b1, b, sel); or (out1, a1, b1); endmodule
else if (条件表达式2） 块语句2
…….. else if （条件表达式n) 块语句n else 块语句n+1
（2）case 语句 case (敏感表达式）
值1：块语句1
值2：块语句2 …… 值n: 块语句n default:块语句n+1
endcase
（3）for循环语句
for (表达式1；表达式2；表达式3）块语句
module gate1(F,A,B,C,D); input A,B,C,D;
output F;
assign F=~(A & B)|(B & C & D);
endmodule
2 Verilog HDL 基础知识
空白符：空格、TAB键、换行符及换页符 注释行：单行注释、多行注释
标识符取名规则：
必须是由字母或下划线开头，长度小1024字符 后续部分可以是字母、数字、下划线 以反斜杠“\”开头，以空白符结尾的任何字符 序列
3.字符串：为两个双引号“ ”之间的字符， 字符串不允许跨行
变量的数据类型
1.连线类型（Net-type) 2.寄存器类型（ Register-type) 3.标量与矢量 标量：线宽只有一条的连线，位数只有一位的寄存器
矢量：线宽大于一条的连线，位数大于一位的寄存器
4.标量类矢量与矢量类矢量
标量类矢量：可以按位或进行部分位赋值的矢量
4 层次化设计方法举例
例3 请用层次化的方法设计一个4位全加器，框图如下：
4-bit Adder
r1 r2 ci
a b ci
sum co
a b ci
sum co
a b ci
sum co
a b ci
sum co
result carry
实现方案如下：
4-bit Adder (add4.v) 1-bit Adder (addbit.v) 1-bit Adder 1-bit Adder
assign out1=(sel & b) | (~sel & a);
数 据 流 描 述
endmodule
行为描述
module mux2_1(out1, a, b, sel) ; output out1; input a, b; input sel;
reg out1; always @(sel or a or b) begin if (sel) out1 = b; else out1 = a; end
例2 用Verilog HDL语言描述2选1 的数据选择器。
a b sel out1
module mux2_1(out1, a, b, sel) ; output out1; input a, b; input sel;
assign out1= sel ? b : a;
数 据 流 描 述
endmodule module mux2_1(out1, a, b, sel) ; output out1; input a, b; input sel;
一些Verilog原型(Primitive)
列出结构化的元件 并按网表连接
模块的调用方法
基本方式： 模块名 调用名（端口名表项）
调用方式一：位置对应调用方式
调用方式二：端口名对应调用方式
调用方式三：存在不连接端口的调用方式
（未连PORT允许用（，）号空出其位置）
2. 顶层模块调用底层模块实例－通过位置关联
xnor
n-input exclusive NOR gate
3 Verilog的设计举例
例1 用Verilog HDL语言描述一个上升沿D触发器。 module dff (q,clk,data);
模块 output q; 名
句尾 分号 端口类 型说明
input clk,data;
reg q;
数据类型说明 功能描述 （行为描述）
允许有多个输出,但只有一个输入
三态门：bufif0、bufif1、notif0、notif1
有一个输出,一个数据输入和一个控制输入
Verilog 基本门级元件（原型）
在VerilogHDL语言中已预定义了门级原型
and n-input AND gate buf not bufif0 n-output buffer n-output inverter tri-state buffer; Io enable
矢量类矢量：不能按位或进行部分位赋值的矢量，只 能作为一个统一的整体进行
运算符（9类）
运算符分类 算术运算符 位运算符 缩位运算符(单目） 所含运算符
逻辑运算符
关系运算符（双目） 相等与全等运算符
逻辑移位运算符
连接运算符 条件运算符
+, -, *, /, % ~,&,|,^,^~or~^ &, ~&, |,~|, ^,^~ or ~^ !, &&, || <, >, <=, >= ==, !=, ===, !== <<, >> { } ?:
Alawys and initial blocks, All behavioral statements go in these blocks. endmodule
个以 这 选 5 择个 其组 中件 程的 序一 的 排 个列 或顺 几序 个是 组任 件意 构的 成， 一可
Verilog
简单Verilog实例：
3. 顶层模块调用底层模块实例－通过名字关联
module add4 (result, carry, r1, r2, ci); output [3:0] result; output carry; here names must match exactly input [3:0] r1, r2; input ci; wire [3:0] r1, r2 ， result; wire ci, carry, c1, c2 c3; addbit u0 (.co(c1) , .sum(result[0]), .ci(ci),.b(r2[0]),.a(r1[0])); addbit u1 (.co(c2) , .sum(result[1]), .ci(c1),.b(r2[1]),.a(r1[1])); addbit u2 (.co(c3) , .sum(result[2]), .ci(c2),.b(r2[2]),.a(r1[2])); addbit u3 (.co(carry), .sum(result[3]), .ci(c3),.b(r2[3]),.a(r1[3])); endmodule