VerilogHDL硬件描述-31
Verilog硬件描述语言参考手册
Verilog 语言标准化的目的是将现存的通过 Verilog-XL 仿真器体现的 Verilog 语言标准化。 IEEE 的 Verilog 标准与事实上的标准有一些区别。因此，仿真器有可能不完全支持以下的一 些功能：
y 在UDP（用户自定义原语）和模块实例中使用数组（见Instantiation说明）。
编译
Verilog的原代码通常键入到计算机的一个或多个文本文件上。然后把这些文本文件交给 Verilog编译器或解释器处理，编译器或解释器就会创建用于仿真和综合必需的数据文件。 有时候，编译完了马上就能进行仿真，没有必要创建中间数据文件。
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1
在Verilog HDL 中，我们可通过高层模块调用低层和基本元件模块，再通过线路连接（即下 文中的ＮET）把这些具体的模块连接在一起，来描述一个极其复杂的数字逻辑电路的结ห้องสมุดไป่ตู้。 所谓基本元件模块就是各种逻辑门和用户定义的原语模块（即下文中的UDPs）。而所谓NET 实质上就是表示电路连线或总线的网络。端口连接列表用来把外部NET连接到模块的端口（即 引脚）上。寄存器可以作为输入信号连接到某个具体模块的输入口。NET和寄存器的值可取 逻辑值０，１，x（不确定）和 z（高阻）。除了逻辑值外，NET还需要有一个强度（Strength） 值。在开关级模型中，当NET的驱动器不止一个时，还需要使用强度值来表示。逻辑电路的 行为可以用Initial和Always 的结构和连续赋值语句，并结合设计层次树上各种层次的模块 直到最底层的模块(即UDP及门)来描述。
计算机程序设计员（FPGA嵌入式应用模拟卷试卷职业技能鉴定国家题库
个。
16.（）在V erilog HDL中repeat语句可以连续执行一条语句n次，格式为：repeat（表达式）语句;，表达式通常为常量表达式。
17.（）函数可以没有输入变量，只能与主模块共用同一个仿真时间单位。
18.（）系统任务$stop任务的作用是把EDK工具置成暂停模式，这个任务不可以带参数表达式。
19.（）在V erilog HDL语句中，`include命令可以出现在源程序的任何地方，一个`include命令可以指定多个被包含的文件。
20.（）多路选择器简称多路器，它是一个单输入，多输出的组合逻辑电路，在数字系统中有着广泛的应用。
21.（）两段式状态机描述方法采用两个模块，采用同步时序描述状态转移，采用组合逻辑判断状态转移条件。
22.（）桶型移位寄存器的移位是通过对数据字的指定位左移或右移实现的。
23.（）定时验证利用器件的模型和电路互连关系来分析电路的时序，判断在实际设计中是否能达到硬件定时约束条件和输入输出定时特性的要求。
24.（）引脚到引脚延时是指输入引脚处的信号经过时序逻辑进行传输，出现在外部引脚上时所需的时间。
25.（）verilog和VHDL语言都是硬件描述语言，其中V erilog是IEEE标准。
26.（）使用Core Generator配置的乘加器是是不需要许可证的。
27.（）iMPACT可以支持并行电缆IV，平台电缆USB，但是不支持MultiPRO电缆。
28.（）PicoBlaze 算术逻辑单元中，执行所有的操作都是用任意一个寄存器提供的操作数完成。
29.（）只能用有条件的程序流控制指令控制程序的执行顺序。
30.（）picoblaze的指令存储深度是1K，指令宽度是8位。
31.（）PicoBlaze微控制器中有一个专门的空指令。
32.（）在PicoBlaze中，只要有JUMP指令出现，就需要2个clk周期去执行。
33.（）便签式存储器同样会受到复位信号的影响。
34.（）PicoBlaze 中输入和输出端口的定义范围在0-256。
VerilogHDL复习题与答案
VerilogHDL硬件描述语言复习一、1. Verilog HDL 是在哪一年首次被I E E E标准化的答：Verilog HDL是在1995年首次被IEEE标准化的..2. Verilog HDL支持哪三种基本描述方式答：Verilog HDL可采用三种不同方式或混合方式对设计建模..这些方式包括：行为描述方式—使用过程化结构建模；数据流方式—使用连续赋值语句方式建模；结构化方式—使用门和模块实例语句描述建模3. Verilog HDL 是由哪个公司最先开发的答：Verilog HDL是由Gateway Design Automation公司最先开发的4. Verilog HDL中的两类主要数据类型什么答：线网数据类型和寄存器数据类型..线网类型表示构件间的物理连线; 而寄存器类型表示抽象的数据存储元件..5. U D P代表什么答：UDP代表用户定义原语6. 写出两个开关级基本门的名称..答：pmos nmos7.写出两个基本逻辑门的名称..答：and or8.在数据流描述方式中使用什么语句描述一个设计答：设计的数据流行为使用连续赋值语句进行描述9. 采用结构描述方式描述1位全加器..答：module full_adda;b;cin;s;co;input a;b;cin;output s;co;wire S1;T1;T2;T3;xorX1S1;a;b;X2s;S1;cin;andA1T3;a;b;A2T2;b;cin;A3T1;a;cin;orO1co;T1;T2;T3;endmodule10. i n i t i a l语句与always 语句的关键区别是什么答： 1 initial语句：此语句只执行一次..2 always语句：此语句总是循环执行; 或者说此语句重复执行..11.采用数据流方式描述2 - 4译码器..答：'timescale 1ns/nsmodule Decoder2×4A;B;EN;Z;input A;B;EN;output 0:3Z;wire abar;Bbar;assign #1 Abar=~A;assign #1 Bbar=~B;assign #2 Z0=~Abar&Bbar&EN;assign #2 Z1=~Abar&B&EN;assign #2 Z2=~A&Bbar&EN;assign #2 Z3=~A&B&EN;endmodule1 2. 找出下面连续赋值语句的错误..assign Reset=#2 Sel^WriteBus;答：不符合连续赋值语句的语法;应该为:assign #2 Reset = ^ WriteBus;二、1. 下列标识符哪些合法;哪些非法C O u n T; 1_2 M a n y; \**1; R e a l ; \wait; Initial答：COunT合法;1_2 Many非法;\**1;Real 非法;\wait合法;Initial合法2. 在Verilog HDL中是否有布尔类型答：没有3. 如果线网类型变量说明后未赋值;其缺省值为多少答：z4. Verilog HDL 允许没有显式说明的线网类型..如果是这样;怎样决定线网类型答：在Verilog HDL 中;有可能不必声明某种线网类型..在这样的情况下;缺省线网类型为1位线网..5.下面的说明错在哪里i n t e g e r 0:3 R i p p l e;答：应该是integer Ripple 0:36. Verilog HDL有哪几大类数据类型答：verilog hdl 有两大类数据类型:线网类型和寄存器类型..7.Verilog HDL有哪几种寄存器类型答：有五种不同的寄存器类型：reg、integer、time、real、realtime..三、1. 假定长度为6 4个字的存储器; 每个字8位;编写Verilog 代码;按逆序交换存储器的内容..即将第0个字与第6 3个字交换;第1个字与第6 2个字交换;依此类推..答：reg 7:0 mem 63:0;integer i = 0;reg 7:0 temp;whilei < 32begintemp = memi;memi = mem63 - i;mem63 - i = temp;i = i + 1;end2. 假定3 2位总线A d d re s s _ B u s; 编写一个表达式;计算从第11位到第2 0位的归约与非.. 答：~& addressBus20:113. 假定一条总线C o n t ro l _ B u s 1 5 : 0 ;编写赋值语句将总线分为两条总线：A b u s 0 : 9 和B b u s 6 : 1 ..答：Abus = ControlBus9:0;Bbus = ControlBus15:10;4. 编写一个表达式;执行算术移位;将Qparity 中包含的8位有符号数算术移位..答：{Qparity7-i:0; Qparity7:8-i}//左移;i表示移的位数{Qparityi-1:0; Qparity7: i}//右移;i表示移的位数5.使用条件操作符; 编写赋值语句选择N e x t S t a t e的值..如果C u rre n t S t a t e的值为R E S E T; 那么N e x t S t a t e的值为G O；如果C u rre n t S t a t e的值为G O;则N e x t S t a t e 的值为B U S Y；如果C u rre n t S t a t e的值为B U S Y；则N e x t S t a t e的值为R E S E T..答：NextState = CurrentState == RESET Go : CurrentState == Go BUSY : RESET6. 如何从标量变量A;B;C和D中产生总线B u s Q0:3 如何从两条总线B u s A 0 : 3 和B u s Y 2 0 : 1 5 形成新的总线B u s R 1 0 : 1答：BusQ3:0 = {D; C; B; A}BusR10:1 = {BusY20:15; BusA3:0}四、1、Verilig HDL提供的内置基本门分为哪几类1 多输入门、2 多输出门、3 三态门2、多输入门与多输出门的区别在哪里答：多输入门：and nand nor or xor xnor 这些逻辑门只有单个输出; 1个或多个输入第一个端口是输出;其它端口是输入..多输出门有:buf; not 这些门都只有单个输入;一个或多个输出最后的端口是输入端口;其余的所有端口为输出端口..3、Verilog HDL内置的mos开关门有哪些答：cmos; nmos; pmos; rcmos; rnmos; rpmos4、门时延值的组成有哪几个值答：1 上升时延2 下降时延3 关断时延5. Verilig HDL提供的内置基本门分为哪几类答：1 多输入门2 多输出门 3 三态门4 上拉、下拉电阻5 MOS开关6 双向开关6.假定一条总线Control_Bus7:0;编写赋值语句将总线分为两条总线：Abus 0:2和Bbus 4 : 1 ..答：Abus=ControlBus2:0;Bbus=ControlBus15:12;7. 编写一个表达式;执行算术移位;将Qparity 中包含的8位有符号数算术左移3位..答：{Qparity4:0; Qparity7:5}8.要求采用数据流方式设计一个半加器;写出完整的Verilig HDL设计模块..答：module half_addSum; Cout;A; B;input A; B;output Sum; Cout;assign Sum=A^B;assign Cout=A&B;endmodule五、1、操作符有按操作数个数分为3 种类型;其中三目操作符有 2 个操作符和 3 个操作数..2、关键字全是小写;标识符的首字符必须是字母或下划线..3、数字A=5’b011 的表示z ..设B=5’b101x1;C=5’b01x11;则操作运算F=B+C的结果F= 5'bxxxxx ..4、VerilogHDL中保存字符串“Hello”需要 5 位..5、声明reg 7:0data4:0表示5 个8 位的存储单元..6、module testq;clk;crt;output q;reg q;Input clk;crt;always @posedge clkbeginifcrt==1q=~q;endendmodule7、数据流建模的主要语法结构是assign LHS_target = RHS_expression; 语句;采用assign 关键字开始..8、线网赋值延迟可以通过普通赋值延迟; 隐式连续赋值延迟和线网声明延迟三种方法来实现..9、模型引用时;要指定实例名;但硬件和用户定义原语例外..10、语句assign #2:3:4;5:6:7portout;clk;in中的典型关断延迟是 4 ;最大关断延时是7 ..11、VerilogHDL语言可以从四个不同的抽象层次描述电路;这四层是开关级、门级、寄存器传送级、算法级12、结构化建模的主要语句是内置门原语和用户定义原语..六、1．门级建模的类型有：Aor和AND BOR和andCand和or DA、B、C都正确 C2．VerilogHDL使用的是逻辑是：A二值逻辑B四值逻辑C三值逻辑D八种强度 B3．不属于寄存器类型的是：Ainteger BregCwand Dtime C4．VerilogHDL语言中;标识符的作用范围是：A本模块B外部模块C所有模块D全局模块 A5．具有多个输出端口的门是：Aand BorCnor Dnot D七、1、语句内部时延与语句前时延效果是否一样答：不一样2、当时延表达式为负数时;时延值是如何处理得到答：取绝对值3、VeriligHDL有几种循环语句分别采用关键字是什么答：总共有四种循环语句;分别采用forever、repeat、while、for..八、1．VerilogHDL语言和C语言的结构化语句有何不同答:1.Verilog HDL是在C语言的基础上发展起来的;保留了C语言的结构特点..2.C语言由函数组成;Verilog由模块module组成3.C语言通过函数名及其端口变量实现调用;Verilog也通过模块名和端口变量实现调用4.C语言有主函数main;Verilog的个module均等价;但必有一个顶层模块;包含芯片系统与外界的所有I/O信号5.C语言是顺序执行;而Verilog的所有module均并发执行6.C 语言与Verilog语法相似..2、VerilogHDL语言的操作符类型有哪些其数据流建模采用什么来描述设计吗答：算术、逻辑、关系、等价、按位、缩减、移位、拼接、条件数据流建模采用算术与逻辑来描述设计3、VerilogHDL语言的优点是什么答：Verilog HDL语言的优势:由于它在其门级描述的底层;也就是晶体管开关的描述方面比VHDL等各种其它的HDL语言有更强的功能..所以在复杂数字逻辑电路和系统的设计仿真时更有优势；描述的设计思想、电路结构和逻辑关系清晰明了;并且设计语言简练、易学易用；其模块化分层结构在大规模设计时更能体现出优势..因此可以看出;Verilog HDL语言在EDA设计中相对与其他的各种硬件描述语言更有优势..4、下列例子中;b;c;d的最终值分别是什么initialbeginb=1’b1;c=1’b0;#10 b=1’b0;endinitialbegind=#25{b|c};end答:b=1'b0、c=1'b0、d=1'b05．一位全减器模块wsub具有三个一位输入：x;y和z前面的借位;两个一位的输出D差和B借位..计算D和B的逻辑等式如下所示：..D..yx=++..+..xyzzzxyyzx..+=B.+yzyzxx写出VerilogHDL数据流描述的该全减器wsub..答： module wsubD;B;x;y;xinput x;y;z；output D;B；assign D=~x*~y*~z+~x*y*~z+x*~y*~Z+x*y*z；assign B=~x*y+~x*z+y*z；endmodule。
【Verilog硬件描述】Verilog HDL-chapter2-3
Microelectronic center
11
Top-Down and Bottom-Up
2.2 Design methodology
Microelectronic center
3
Review
Spec.
Behavior HDL Top_down Flow
High-Level Synthesis
RTL HDL
Area
Synthesis
Timing
Netlist
Power DFT
FPGA Compiler Placement&Routing
▪ For the final physical implementation ▪ VHDL：very high speed integrated circuits
(VHSIC) HDL-IEEE-1076(1987)
▪ Verilog HDL
Microelectronic center
15
2.3 Framework of Verilog HDL
9
2.1 System on Chip
16-State Viterbi
Technology: 0.18 mm (C10N)
Transfer Rate: 850 Mbit/s
Package:
P-TQFP-100
Analog Area: 20 % (relative)
Digital Area: 80 % (relative)
Bottom-up
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。
verilog hdl语言100例详解
verilog hdl语言100例详解Verilog HDL语言是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统的行为和结构。
它是硬件设计工程师在数字电路设计中的重要工具。
本文将介绍100个例子，详细解释Verilog HDL语言的应用。
1. 基本门电路：Verilog HDL可以用于描述基本门电路，如与门、或门、非门等。
例如，下面是一个描述与门电路的Verilog HDL代码：```verilogmodule and_gate(input a, input b, output y);assign y = a & b;endmodule```2. 多路选择器：Verilog HDL也可以用于描述多路选择器。
例如，下面是一个描述2:1多路选择器的Verilog HDL代码：```verilogmodule mux_2to1(input a, input b, input sel, output y);assign y = sel ? b : a;endmodule```3. 寄存器：Verilog HDL可以用于描述寄存器。
例如，下面是一个描述8位寄存器的Verilog HDL代码：```verilogmodule register_8bit(input [7:0] d, input clk, input reset, output reg [7:0] q);always @(posedge clk or posedge reset)if (reset)q <= 0;elseq <= d;endmodule```4. 计数器：Verilog HDL可以用于描述计数器。
例如，下面是一个描述8位计数器的Verilog HDL代码：```verilogmodule counter_8bit(input clk, input reset, output reg [7:0] count);always @(posedge clk or posedge reset)if (reset)count <= 0;elsecount <= count + 1;endmodule```5. 加法器：Verilog HDL可以用于描述加法器。
硬件描述语言 Verilog HDL
`include指令
变量声明（wire,reg及其它类型） 数据流语句（assign） 低层模块的实例 过程块always和initial（包含所有的行为语句） 任务（task）和函数（function）
endmodule; 模块结束语句
16
4.3.3 模块和端口
17
4.3.3 模块和端口
3．$stop任务和$finish任务
۞ $stop任务使得仿真被挂起（例：暂停仿真以检查 信号值 ）
۞ $finish任务将结束仿真，并退出仿真环境
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4.3.3 系统任务和系统函数
常用的几个系统任务和系统函数：
4．时间函数：$time ，$stime ，$realtime 5．$random函数
32
4.4.2 数据类型
2．变量（Variable）类型 （reg、integer、time、real、realtime） 数据存储单元的抽象，下一次赋值前，变量的值保持不变 （1）寄存器（reg）变量类型
۞ 对应具有状态保持作用的硬件电路，如触发器、锁存器等
۞ 声明形式：reg [msb:lsb] reg1,reg2,...regN;
3
4.1 HDL简介
4.1.1 关于HDL（硬件描述语言）
使用HDL ۞用一种高级语言来表达大规模集成电路的功能，隐藏
其具体实现的细节，对数字电路和数字逻辑系统能够 进行形式化的描述。 ۞提高逻辑设计效率，降低设计成本，缩短设计周期。 ۞多方位的仿真可以在设计完成之前检测到其错误，减 少设计重复的次数，使第一次投片便能成功实现芯片 成为可能。 ۞使检测各种设计方案变得容易和方便，对方案的修改 只需要修改HDL程序，比修改原理图容易得多。
Verilog硬件描述语言与设计
精彩摘录
“Verilog是一种硬件描述语言，它允许设计师使用简洁的文本描述来描述 复杂的数字系统。这种语言被广泛用于电子设计自动化（EDA）工具链中，用于 描述和模拟数字电路设计。”
“在Verilog中，我们可以使用模块（module）来定义一个电路功能。模块 是Verilog中最基本的结构单元，它包含一组输入、输出和内部信号，以及描述 模块行为的Verilog代码。”
《Verilog硬件描述语言与设计》这本书的精彩摘录可以帮助读者更好地了 解Verilog语言和数字电路设计的基础知识。
阅读感受
《Verilog硬件描述语言与设计》读后感
在当今的电子设计自动化（EDA）领域，Verilog硬件描述语言与设计的重要 性不言而喻。这本书的，无疑为广大的电子设计工程师提供了一个全面的、权威 的学习资源。我怀着对Verilog的热爱和对电子设计的追求，认真地阅读了这本 书，以下是我对这本书的一些感想和思考。
作者简介
这是《Verilog硬件描述语言与设计》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
谢谢观看
《Verilog硬件描述语言与设计》这本书是一本非常值得一读的书。它不仅 让我深入理解了Verilog语言的基础知识和设计方法，更重要的是，它让我学会 了如何用Verilog进行高效的电子系统设计和建模。我相信，这本书对于所有对 电子设计感兴趣的读者来说，都会是一本非常有价值的参考书。
目录分析
《Verilog硬件描述语言与设计》是一本全面介绍Verilog HDL（硬件描述 语言）及其相关设计和验证技术的书籍。以下是该书的目录分析，旨在帮助读者 更好地了解其结构和内容。
Verilog硬件描述语言与设计
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
Verilog硬件描述语言设计实例
[例2]指令译码电路的设计实例 （利用电平敏感的always块来设计组合逻辑） //操作码的宏定义 `define plus 3'd0 `define minus 3'd1 `define band 3'd2 `define bor 3'd3 `define unegate 3'd4
module alu(out,opcode,a,b); output [7:0] out; input [2:0] opcode; input [7:0] a,b; reg [7:0] out; always @(opcode or a or b) //用电平敏感的always块描述 //组合逻辑 begin case(opcode) //算术运算 `plus: out=a+b;
[例6]. 8-3编码器的设计实例 编码器设计方案之一： module encoder1(out,in); output [2:0] out; input [7:0] in; reg [2:0] out; always @(in) begin: local integer i; out = 0;
/*returns the value of the highest bit number turned on*/ for( i=0; i<8; i=i+1 ) begin if( in[i] ) begin out = i; end end end endmodule
编码器设计方案之二：
module encoder2 ( none_on, out2, out1, out0, h, g, f, e, d, c, b, a); input h, g, f, e, d, c, b, a; output none_on, out2, out1, out0; wire [3:0] outvec; assign outvec= h? 4'b0111 : g? 4'b0110 : f? 4'b0101: e? 4'b0100 : d? 4'b0011 :c? 4'b0010 : b? 4'b0001: a? 4'b0000 : 4'b1000; assign none_on = outvec[3]; assign out2 = outvec[2]; assign out1 = outvec[1]; assign out0 = outvec[0]; 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
硬件描述语言VerilogHDL基础
入zz x x x
CSLG
4、设计举例
试用Verilog语言的门级 元件描述2线-4线译码器.
E1
& Y0
//Gate-level description of a 2-to-4-
line decoder
module _2to4decoder (A1,A0,E,Y);
input A,B,E;
output [3:0] Y;
常量
格式为：<＋/－><位宽>’<基数符号><数 例值如>：3’b101、5’o37、8’he3，8’b1001_0011
实数型常量 十进制记数法 如： 0.1、2.0、5.67
科学记数法 如: 23_5.1e2、5E－4
23510.0、 0.0005
CSLG
❖Verilog允许用参数定义语句定义一个标识 符来代表一个常量，称为符号常量。
CSLG
CSLG
用Verilog HDL描述组合逻辑电路
用VerilogHDL描述组合逻辑电路
❖用VerilogHDL描述组合逻辑电路有三种不 同抽象级别：
▪ 门级描述 ▪ 数据流描述 ▪ 行为级描述
❖VerilogHDL描述的电路就是该电路的 VerilogHDL模型。
CSLG
•门级描述：
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。
多输入端的或非门
多输入端的异或非门
多输出端的反相器
控制信号高电平有效的 三态反相器
控制信号低电平有效的 三态反相器
CSLG
Verilog 基本门级元件
and n-input AND gate
硬件描述语言verilog_HDL基础
12
1.4 Verilog 目前的应用情况和适用的设计
Verilog 较为适合系统级(System)、算法 级(Alogrithem)、寄存器传输级(RTL)、逻辑 (Logic)、门级(Gate)和电路开关级(Switch)的
设计，而对于特大型（千万门级以上）的系 统级(System)设计，则VHDL更为合适。
2020/2/28
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1.5 采用 Verilog HDL 设计复杂数字电路的优点
1.5.1 传统设计方法——电路原理图输入法
采用电路原理图输入法进行设计，周期长、需 要专门的设计工具、需手工布线等。这种低水平的 设计方法大大延长了设计周期。
2020/2/28
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1.5.2 Verilog HDL 设计法与传统的电路 原理图输入法的比较
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3
什么是硬件描述语言
具有特殊结构能够对硬件逻辑电路的功能进行描述的一种高级 编程语言
这种特殊结构能够：
描述电路的连接 描述电路的功能 在不同抽象级上描述电路 描述电路的时序 表达具有并行性
HDL主要有两种：Verilog和VHDL
Verilog起源于C语言，因此非常类似于C语言，容易掌握 VHDL格式严谨 VHDL出现较晚，但标准化早。IEEE 1706-1985标准。
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概述
Verilog HDL行为描述语言具有以下功能：
• 可描述顺序执行或并行执行的程序结构。 • 用延迟表达式或事件表达式来明确地控制过程的启动时间。 • 通过命名的事件来触发其它过程里的激活行为或停止行为。 • 提供了条件如if-else、case、循环程序结构。 • 提供了可带参数且非零延续时间的任务(task)程序结构。 • 提供了可定义新的操作符的函数结构(function)。 • 提供了用于建立表达式的算术运算符、逻辑运算符、位运算 符。 • Verilog HDL语言作为一种结构化的语言也非常适合于门级 和开关级的模型设计。
verilog语句讲解
Verilog语句讲解一、Verilog语言简介1.1 什么是Verilog语言Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于描述数字电路和系统的行为和结构。
它是一种高级语言，可以用于设计和验证各种电子系统，从简单的门电路到复杂的处理器和系统芯片。
1.2 Verilog语言的特点•面向事件的建模：Verilog可以描述数字电路中的事件和信号变化，使得设计者可以更好地理解和建模系统的行为。
•层次化建模：Verilog允许设计者使用模块化的方式组织代码，从而实现对复杂系统的分层描述。
•并发性支持：Verilog支持并发执行，可以同时执行多个操作，从而提高了系统的性能和效率。
•灵活性：Verilog可以描述各种类型的电路和系统，包括数字逻辑电路、时序电路、存储器和通信接口等。
二、Verilog语句的基本结构2.1 模块定义语句在Verilog中，一个模块是由输入、输出和内部逻辑组成的。
模块定义语句用于定义一个模块的接口和行为。
module module_name(input_list, output_list);// 内部逻辑endmodule•module_name：模块的名称，用于在其他模块中引用该模块。
•input_list：输入端口列表，用于定义模块的输入信号。
•output_list：输出端口列表，用于定义模块的输出信号。
2.2 信号定义语句Verilog中使用信号来表示数据和控制信号。
信号定义语句用于定义信号的类型和宽度。
reg [width-1:0] signal_name;•reg：表示信号的类型为寄存器，可以存储数据。
•[width-1:0]：表示信号的位宽，从高位到低位。
•signal_name：信号的名称，用于在模块内部引用该信号。
2.3 时钟信号定义语句在时序电路中，时钟信号是非常重要的。
Verilog中使用时钟信号来同步和控制电路的操作。
input wire clk;•input wire：表示时钟信号是一个输入信号。
Verilog硬件描述语言Verilog HDL设计方法概述
建 模 能 力 的 比 较
1.4 Verilog HDL目前的应用情况 和适用的设计
在美国，在高层逻辑电路设计领域Verilog HDL和 VHDL的应用比率是60％和40％，在其它地区各为 50％。Verilog HDL是专门为复杂数字逻辑电路和 系统的设计仿真而开发的，本身就非常适合复杂 数字逻辑电路和系统的仿真和综合。由于Verilog HDL在其门级描述的底层，也就是在晶体管开关的 描述方面比VHDL有强得多得功能，所以即使是 VHDL的设计环境，在底层实质上也是由Verilog HDL描述的器件库所支持的。
近年来，FPGA和ASIC的设计在规模和复杂度 方面不断取得进展，而对逻辑电路及系统的设 计的时间要求却越来越短。这些因素促使设计 人员采用高水准的设计工具，如：硬件描述语 言(Verilog HDL或VHDL)来进行设计。
1.5.2. Verilog HDL设计法与传统的电路 设计法与传统的电路 原理图输入法的比较
采用电路原理图输入法进行设计，具有设计 的周期长，需要专门的设计工具，需手工布线等 缺陷。 而采用Verilog HDL设计时具有以下优点： 1、设计者可以在非常抽象的层次上对线路进 行描述而不必选择特定的制造工艺。逻辑综合工 具可以将设计自动转换成任意一种制造工艺版图。 如果出现新的制造工艺，设计者不必对电路进行 重新设计，只要将RTL级描述输入综合工具，即可 生成针对新工艺的门级网表。（工艺无关性）。
硬核(Hard Core) 在某一种专用半导体集成电路 工艺的（ASIC）器件上实现的经验证是正确的 总门数在5000门以上的电路结构掩膜，称之为 “硬核”。 为了逻辑电路设计成果的积累，和更快更好地 设计更大规模的电路，发展软核的设计和推广 软核的重用技术是非常有必要的。新一代的数 字逻辑电路设计师必须掌握这方面的知识和技 术。
数字系统设计与Verilog HDL课后习题
习题11.1现代EDA技术的特点有哪些？1.2什么是Top-down设计方式？1.3数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？1.4什么是IP复用技术？ IP核对EDA技术的应用和发展有什么意义?1.5用硬件描述语言设计数字电路的优势是什么？1.6结合自己的使用情况谈谈对EDA工具的认识。
1.7基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？1.8什么是综合？常用的综合工具有哪些？1.9功能仿真与时序仿真有什么区别？1.10 FPGA与ASIC在概念上有什么区别？习题22.1 PLA和PAL在结构上有什么区别？2.2说明GAL的OLMC有什么特点，它怎样实现可编程组合电路和时序电路？2.3简述基于乘积项的可编程逻辑器件的结构特点。
2.4基于查找表的可编程逻辑结构的原理是什么？2.5基于乘积项和基于查找表的结构各有什么优点？2.6 CPLD和FPGA在结构上有什么明显的区别？各有什么特点？2.7 FPGA器件中的存储器块有何作用？2.8 Altera的MAX II器件是属于CPLD还是FPGA，请查阅有关资料并进行分析。
2.9边界扫描技术有什么优点？2.10说说JTAG接口都有哪些功能。
2.11 FPGA/CPLD器件未来的发展趋势有哪些？习题44.1 用Verilog设计一个8位加法器，进行综合和仿真，查看综合和仿真结果。
4.2 用Verilog设计一个8位二进制加法计数器，带异步复位端口，进行综合和仿真，查看综合和仿真结果。
4.3用Verilog设计一个模60的BCD码计数器，进行综合和仿真，查看综合和仿真结果。
习题66.1阻塞赋值和非阻塞赋值有什么本质的区别？6.2用持续赋值语句描述一个4选1数据选择器。
6.3用行为语句设计一个8位计数器，每次在时钟的上升沿，计数器加1,当计数器溢出时，自动从零开始重新计数。
计数器有同步复位端。
6.4设计一个4位移位寄存器。
6.5 initial语句与always语句的关键区别是什么？6.6分别用任务和函数描述一个4选1多路选择器。
Verilog硬件描述语言
Verilog HDL硬件描述语言2.1 Verilog HDL概述2.1.1 Verilog HDL的特点Verilog HDL和VHDL一样，是目前大规模集成电路设计中最具代表性、使用最广泛的硬件描述语言之一。
作为硬件描述语言，Verilog HDL具有如下特点：1. 能够在不同的抽象层次上，如系统级、行为级、RTL（Register Transfer Level）级、门级和开关级，对设计系统进行精确而简练的描述；2. 能够在每个抽象层次的描述上对设计进行仿真验证，及时发现可能存在的设计错误，缩短设计周期，并保证整个设计过程的正确性；3. 由于代码描述与具体工艺实现无关，便于设计标准化，提高设计的可重用性。
如果有C语言的编程经验，只需很短的时间内就能学会和掌握Verilog HDL，因此，Verilog HDL可以作为学习HDL设计方法的入门和基础。
2.1.2 Verilog HDL的基本结构Verilog HDL描述是由模块（module）构成的，每个模块对应的是硬件电路中的逻辑实体。
因此，每个模块都有自己独立的功能或结构，以及用于与其它模块之间相互通信的端口。
例如，一个模块可以代表一个简单的门，一个计数器，一个存储器，甚至是计算机系统等。
例2-1-1 加法器的verilog描述module adder (in1, in2, sum);input in1,in2;output [1:0] sum;wire in1,in2;reg [1:0] sum;always @ (in1 or in2)beginsum=in1+in2;endendmodule从这个例子中可以看出，一段完整的代码主要由以下几部分组成：可以了解到一些基本信息，如代码中加法器的主要功能、设计工程师、完成的日期及版本。
例2-1-1的模块名是adder，有两个输入端口in1，in2和一个输出端口sum。
其中，输入信号是一位的，其数据类型声明为连线型(wire)；输出是两位的寄存器类型。
对VerilogHDL的一些认识
对VerilogHDL的一些认识对Verilog HDL的一些认识V erilog 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和软件编程语言的差异主要体现在：Verilog HDL硬件描述语言和一般的软件编程语言有着很大的差别，它跟硬件是息息相关的，什么样的HDL就有什么样的硬件。
Verliog HDL跟C的语法比较相近，但描述的方式有很大的不同，Verilog 里面跟多的是alawys块，这个跟VHDL的进程有异曲同工之处啊。
C跟时序不相关的多，但HDL跟时序太密切了，如果忘了这一点，理解程序就很麻烦了。
然而在实际中，Verilog HDL和软件编程语言通常是配合使用的。
因为：软件编程语言（如C语言）应用与更多领域，有可靠的编译环境，语法完备，缺陷较少，而Verilog HDL只是针对硬件描述的，在别处不方便，且Verilog HDL的仿真、综合、查错工具等大部分都是商业软件，可靠性差，有很多缺陷。
所以，只有在软件编程语言的配合使用下，它才能更好地发挥作用。
总之，既要利用软件编译语言的完整性，又要结合Verilog HDL对硬件描述的精确性，来更快、更好地设计出符合要求的硬件电路系统。
Verilog HDL的特点：基本逻辑门，例如and、or和nand等都内置在语言中。
用户定义原语（UDP）创建的灵活性。
用户定义的原语既可以是组合逻辑原语，也可以是时序逻辑原语。
开关级基本结构模型，例如pmos 和nmos等也被内置在语言中。
提供显式语言结构指定设计中的端口到端口的时延及路径时延和设计的时序检查。
可采用三种不同方式或混合方式对设计建模。
这些方式包括：行为描述方式—使用过程化结构建模；数据流方式—使用连续赋值语句方式建模；结构化方式—使用门和模块实例语句描述建模。
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模为60的BCD码加法计数器
module count60(qout,cout, data,load, cin,reset,clk); output[7:0] qout; output cout; input[7:0] data; input load,cin,clk,reset; begin qout[3:0]<=0; //回0，并判高位为5? if (qout[7:4]==5) qout[7:4]<=0; else //高位不为5，则加1 qout[7:4]<=qout[7:4]+1; end else //低位不为9，则加1 reg[7:0] qout; qout[3:0]<=qout[3:0]+1; end always @(posedge clk) end begin assign cout=((qout==8‟D59)&cin)?1:0; endmodule //产生进位输出信号 if (reset) qout<=0; //同步复位 else if(load) qout<=data; //同步置数 else if(cin) begin if(qout[3:0]==9) //低位是否为9
10
块语句
`timescale 10ns/1ns `timescale 10ns/1ns module wave1; module wave2; reg wave; reg wave; parameter cycle=10; parameter cycle=5; initial initial Begin fork wave=0; wave=0; #(cycle/2) wave=1; #(cycle) wave=1; #(cycle/2) wave=0; #(2*cycle) wave=0; #(cycle/2) wave=1; #(3*cycle) wave=1; #(cycle/2) wave=0; #(4*cycle) wave=0; #(cycle/2) wave=1; #(5*cycle) wave=1; #(cycle/2) $finish ; #(6*cycle) $finish; end join initial initial $monitor($time,"wave=%b",wave); $monitor($time,"wave=%b",wave); endmodule endmodule
把实例的输出连接出去时，把它定义为寄存 器类型了。
在过程块中对变量赋值时，忘了把它定义为 寄存器类型（reg）或已把它定义为连接类型 了（wire）。
这是经常犯的三个错误！！！
3
复习
运算符
• • • • • • • • • 算术运算符 按位运算符 逻辑运算符 关系运算符 等式运算符 移位运算符 位拼接运算符 缩减运算符 条件运算符
1、使用default语句是一个很好的编程习惯，特别是用于检测x和z。 2、casez和casex为case语句的变体，允许比较无关(don„t-care）值。 case表达式或case项中任何位为无关值时，在比较过程该位不予考虑。 在casez语句中，?和z被当作无关值。 在casex语句中，?，z 和x被当作无关值。
逻辑设计与FPGA
行为语句
福州大学微电子系
复习
• 整数三种表达方式 • 参数定义和参数值修改 • 数据类型：线网类型和寄存器类型 两者最大的区别： 寄存器类型保持最后一次的赋值，而线网 类型则需要持续的驱动。 位选择和部分选择 存储器
2
复习
选择数据类型时常犯的错误 把模块的输入信号定义为寄存器类型了。
9
块起始时间和结束时间
•
• •
• •
在并行块和顺序块中都有一个起始时间和结束时间 的概念。 对于顺序块，起始时间就是第一条语句开始被执行 的时间，结束时间就是最后一条语句执行完的时间。 而对于并行块来说，起始时间对于块内所有的语句 是相同的，即程序流程控制进入该块的时间，其结 束时间是按时间排序在最后的语句执行完的时间。 在fork_join块内，各条语句不必按顺序给出，因此 在并行块里，各条语句在前还是在后是无关紧要的。 在begin-end块中采用非阻塞赋值与并行块功能一致。
begin #5 a = 3; #5 a = 5; #5 a = 4; end fork #5 a = 3; #15 a = 4; #10 a = 5; join
上面的两个例子在功能上是等价的。Fork-join例子里 的赋值故意打乱顺序是为了强调顺序是没有关系的。 注意fork-join块是典型的不可综合语句，并且在一些 仿真器时效率较差。
11
if_else语句
• if语句是用来判定所给定的条件是否满足，根据判定 的结果（真或假)决定执行给出的两种操作之一 。 • Verilog 语言提供了三种形式的if语句： ① if (表达式） 语句1； ② if (表达式） 语句1； else 语句2； ③ if(表达式1) 语句1; else if(表达式2) 语句2; else if(表达式3) 语句3; ........ else if(表达式m) 语句m; else 语句m+1;
lat
D[0] C Q[0] qout
qout
当en为1时，qout与输入信号 din相同，否则qout不随din发生 变化而保持en=1时刻的值。 因此可直观看出该电路具有锁 存功能，综合后是一个锁存器。 如果不希望出现锁存器，需要 加入else分支。
17
无锁存器
`timescale 1ns/1ns module if_noatch (din,en,qout); input din; en input en; output qout; reg qout; always @(en,din) // 核实 begin if(en) qout<=din; else qout<=0; end endmodule
din
0
0 qout 1
qout
可直观的看出该电路在 en为0时输出0，否则qout 与输入信号din相同。电路 综合后得到的电路是一个 选择器电路。
18
If/else优先级编码
• If-else语句实际上具有隐含的优先级。
A B C D E Sel0 Sel1 Sel2 Sel3 F
优先级别依次为: E > D > C > B > A
21
case语句
• • case括弧内的表达式称为控制表达式（也称为敏感 表达式），case分支项中的表达式称为分支表达式。 控制表达式通常为控制信号的某些位，分支表达式 则是这些控制信号具体状态值：分支表达式是常量 表达式。注意：要用整数完整描述 case语句的行为如同一个嵌套的if语句。当控制表 达式的值与分支表达式的值相等时，就执行分支表 达式后面的语句。如果所有的分支表达式的值都没 有与控制表达式的值相匹配的，就执行default后面 的语句。 default项可有可无，一个case语句里只准有一个 default项。
if(expression1) if(expression2) 语句1 (内嵌if) else 语句2 else if(expression3) 语句3 (内嵌if) else 语句4
应当注意if与else的配对关系，else总是与它上面 最近的if配对。如果if与else的数目不一样,为了实现 程序设计者企图,可用begin_end块语句来确定配对关系。
8
块名
在Verilog HDL语言中，可以为每个块取一 个名字，只需将名字加在关键字begin或fork 后面即可。定义块名的原因有： • 可以在块内定义局部变量，即只能在块内使用 的变量。 • 可以允许块被其他语句调用，如disable语句 • 在Verilog HDL语言中，所有的变量都是静态 的，即所有的变量都只有一个唯一的存储地址， 因此进入或跳出块并不影响存储在变量内的值。
3) 延迟时间是用来给赋值语句提供执行时序的。
4) 当按时间时序排序在最后的语句执行完后， 程序流程控制跳出该程序块。
6
块语句
• 并行块的格式:
fork<:块名> <块内声明语句> 语句1; 语句2; ...... 语句n; Join 并行块一般只用于仿真。
7
块语句
• • 在顺序块中，语句一条接一条地计算执行。 在并行块中，所有语句在各自的延迟之后立即计算执行。
6.if-else语句例子
if对应,因为它们相距最近
16
从if语句推导出锁存器
if语句使用不当生成了并不想要的锁存器。
`timescale
1ns/1ns din module if_atch (din,en,qout); en input din; input en; output qout; reg qout; always @(en,din) // 需核实 begin if(en) qout<=din; end endmodule
12
if_else语句
• 六点说明 ：
1. 三种形式的if语句中在if后面都有“表达式”，一般 为逻辑表达式或关系表达式。系统对表达式的值进行 判断，若为0,x,z，按“假”处理，若为1，按“真” 处理，执行指定的语句。 2. 第二、第三种形式的if语句中，在每个else前面有一 分号，整个语句结束处有一分号。 else子句不能作为 语句单独使用，它必须是if语句的一部分，与if配对 使用。
14
if_else语句
4. 允许一定形式的表达式简写方式。
if(expression) 等同与 if( expression == 1 ) if(！expression) 等同与 if( expression != 1 )
5. if语句的嵌套在if语句中又包含一个或多个if语句称为 if语句的嵌套。一般形式如下: