第二讲 Verilog HDL语言基础
Verilog_HDL教程
习题
1. Verilog HDL 是在哪一年首次被 IEEE 标准化的？ 2. Verilog HDL 支持哪三种基本描述方式？ 3. 可以使用 Verilog HDL 描述一个设计的时序吗？ 4. 语言中的什么特性能够用于描述参数化设计？ 5. 能够使用 Verilog HDL 编写测试验证程序吗？ 6. Verilog HDL 是由哪个公司最先开发的？ 7. Verilog HDL 中的两类主要数据类型什么？ 8. UDP 代表什么？ 9. 写出两个开关级基本门的名称。 10. 写出两个基本逻辑门的名称。
2.3 数据流描述方式
用数据流描述方式对一个设计建模的最基本的机制就是使用连续赋值语句。在连续赋 值语句中，某个值指派给线网变量。 连续赋值语句的语法为:
assign [delay] LHS_net = RHS_ expression;
右边表达式使用的操作数无论何时发生变化, 右边表达式都重新计算, 并且在指定的时延后 变化值被赋予左边表达式的线网变量。时延定义了右边表达式操作数变化与赋值给左边表 达式之间的持续时间。如果没有定义时延值, 缺省时延为 0。 下面的例子显示了使用数据流描述方式对 2-4 解码器电路的建模的实例模型。
module HalfAdder (A, B, Sum, Carry); input A, B; output Sum, Carry;
VerilogHDL语法基础
VerilogHDL语法基础⼀个复杂电路的完整Verilog HDL模型是由若个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。
每个模块的内容都是嵌在module和endmodule两个语句之间，每个模块实现特定的功能，模块是可以进⾏层次嵌套的。
每个模块⾸先要进⾏端⼝定义．并说明输⼊(input)和输出(output)，然后对模块的功能进⾏逻辑描述。
Verilog HDL程序的书写格式⾃由，⼀⾏可以写⼏个语句，⼀个语句也可以分多⾏写。
除了endmodule语句外，每个语句的最后必须有分号。
⼀个模块是由两部分组成的，⼀部分描述接⼝；另⼀部分描述逻辑功能，即定义输⼊是如何影响输出的。
模块(block)的组成Verilog HDL结构完全嵌在module和endmodule声明语句之间，每个Verilog程序包括4个主要部分：端⼝定义，I／O说明，信号类型声明和功能描述。
module<模块名>(<端⼝列表>)；端⼝说明(input,output,inout)参数定义(可选)数据类型定义连续赋值语句(assign)过程块(initial 和 always)⾏为描述语句低层模块实例任务和函数延时说明块endmodule模块声明模块声明包括模块名和端⼝列表。
其格式如下：module 模块名（端⼝１，端⼝２，端⼝３，…）；模块结束的标志为关键字：endmodule。
端⼝定义input(输⼊端⼝),output(输出端⼝)和inout(双向端⼝)。
格式如下：input 端⼝名1，端⼝名2，………,端⼝名N; //输⼊端⼝output 端⼝名1，端⼝名2，………,端⼝名N; //输出端⼝inout 端⼝名1，端⼝名2，………,端⼝名N; //输⼊输出端⼝也可以写在端⼝声明语句⾥,其格式如下(为了代码的可读性，⼀般不这么写)：module module_name(input port1,input port2,…output port1,output port2… );信号类型说明信号可以分为端⼝信号和内部信号；1. 所有信号都必须进⾏数据类型的定义，如寄存器类型（reg等）,连线类型（wire等）；2. 如果信号没有定义数据类型，则综合器将其默认为wire型；3. 端⼝的位宽最好定义在端⼝定义中,不要放在数据类型定义中；4. 不能将input和inout类型声明为reg型；模块的端⼝表⽰的是模块的输⼊和输出⼝名，也就是说，它与别的模块联系端⼝的标识。
Verilog-HDL中的基本语法
一个完整的源程序都应当加上需要的注释， 以加强程序的可读性。
2.2 Verilog HDL的语法
2.2.1 空白符和注释
Verilog HDL的空白符包括空格、tab符号、换行 和换页。
空白符如果不是出现在字符串中，编译源程序 时将被忽略。
8. 条件操作符(Conditional operators)
条件操作符为：？：
条件操作符的操作数有3个，其使用格式为
操作数 = 条件 ？ 表达式1：表达式2；
即当条件为真（条件结果值为1）时，操作数 = 表达式1；为假（条件结果值为0）时，操作数 = 表达 式2。
9. 位并接操作符（Concatenation operators） 并接操作符为：｛｝ 并接操作符的使用格式： ｛操作数1的某些位，操作数2的某些位，…，操作数n 的某些位｝；
位运算操作符包括：~（按位取反）、&（按位与）、 |（按位或）、^（按位异或）、^~或~^（按位同或）。
在进行位运算时，当两个操作数的位宽不同时， 计算机会自动将两个操作数按右端对齐，位数少的操 作数会在高位用0补齐。
4. 关系操作符（Pelational operators）
关系操作符有：
<（小于）、<=（小于等于）、>（大于）、>=（大 于等于）。
② 每个模块首先要进行端口定义，并说明输入 （input）、输出（output）或双向（inouts），然 后对模块的功能进行逻辑描述。
③ Verilog HDL程序的书写格式自由，一行可以一 条或多条语句，一条语句也可以分为多行写。
④ 除了endmodule语句外，每条语句后必须要有 分号“；”。
VerilogHDL语言（PDF）
Verilog 讲义（二）1）续Verilog 基础2）Verilog 形为描述3.4 运算符九类运算符分类包含运算符算术运算符+ - * / %位运算符~ & | ^ ^~or~^缩位运算符& ~& | ~| ^ ^~or~^逻辑运算符! && ||关系运算符> < <= >=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 ?根据操作数的不同，又可分为三类：1）单目运算符只有一个操作数，且运算符位于操作数的左边如：~clk &a ~& 缩位运算符wire [7:0] aparity=^a (奇校验)2）双目运算符a+b a%b {a,b,c}3）三目运算符out=(sel)?a:b;运算符的优先级参：P443.4.1 算术运算符1）减法亦可用作单目运算符，取补运算2）除法运算符：整型类数据小数部分被截去： integer a=7/2=33）% 取余运算 7%2=13.4.2 位运算符1）~a 按位取反2）a&b 按位相与若a,b 位数不同，短的高位补0，（x者补x）3）^ ^~ 双目3.4.3 缩位运算符单目运算符，按位进行逻辑运算，结果产生一位的逻辑值。
A=4’b1001&a ~&a |a ~|a ^a ~^a0 1 1 0 1 0 3.4.3 逻辑运算符a&&b结果为一位的逻辑值若操作数为多位，只要有一位为1，整个操作数看作逻辑1；若有不定态，结果亦为不定态。
3.4.5关系运算符结果为一位的逻辑值。
3.4.6 相等与全等运算符结果为一位逻辑值相等：比较每一位，所有相等，关系满足，若有不定态或高阻态，不定态结果。
全等：与相等比较过程相同，亦将不定态及高阻态作为逻辑状态比较。
3.4.7 逻辑移位运算符<< >> 以0补位。
FPGA笔记之verilog语言(基础语法篇)
FPGA笔记之verilog语言（基础语法篇）笔记之verilog语言（基础语法篇）写在前面：verilogHDL语言是面对硬件的语言，换句话说，就是用语言的形式来描述硬件线路。
因此与等软件语言不同，假如想要在实际的中实现，那么在举行verilog语言编写时，就需要提前有个硬件电路的构思和主意，同时，在编写verilog语言时，应当采纳可综合的语句和结构。
1. verilog 的基础结构1.1 verilog设计的基本单元——module在数字电路中，我们经常把一些复杂的电路或者具有特定功能的电路封装起来作为一个模块用法。
以后在运用这种模块化的封装时，我们只需要知道：1.模块的输入是什么；2.模块的输出是什么；3.什么样的输入对应什么样的输出。
而中间输入是经过什么样的电路转化为输出就不是我们在用法时需要特殊重视的问题。
当无数个这样的模块互相组合，就能构成一个系统，解决一些复杂的问题。
verilog语言的基础结构就是基于这种思想。
verilog中最基本的模块是module，就可以看做是一个封装好的模块，我们用verilog来写无数个基本模块，然后再用verilog描述多个模块之间的接线方式等，将多个模块组合得到一个系统。
那么一个module应当具有哪些要素呢？首先对于一个module，我们应当设计好其各个I/O，以及每个I/O的性质，用于与模块外部的信号相联系，让用法者知道如何连线。
第二，作为开发者，我们需要自己设计模块内部的线路来实现所需要的功能。
因此需要对模块内部浮现的变量举行声明，同时通过语句、代码块等实现模块的功能。
综上所述，我们把一个module分成以下五个部分：模块名端口定义I/O解释第1页共9页。
Verilog HDL基础知识
tri tri0 tri1 triand trior trireg unsigned vectored wait wand weak0 weak1 while wire wor xnor xor
第3章 Verilog HDL基础知识
3.2 数 据 类 型
Verilog HDL支持两种形式的注释符：/*……*/与//。其中， /*……*/为多行注释符，用于对多行语句注释；//为单行注释符， 只对注释符所在的行有效。下面是一个使用注释符对1位加法器 进行说明的例子。
第3章 Verilog HDL基础知识
【例3-2】注释符的例子。
/* 该例利用一位加法器来说明单行注释符与多行注释符的
第3章 Verilog HDL基础知识
1. 字符串变量的声明 Verilog HDL中采用寄存器变量来存储字符串，寄存器变量的 位数要大于字符串的最大长度。需要注意的是，Verilog HDL中并 不需要特殊位来存储终止符。 【例3-6】字符串变量的声明。
reg [8*12：1] stringvar； initial
'<base_format><number> 符号“'”为基数格式表示的固有字符，该字符不能省略，否 则为非法表示形式；参数<base_format>用于说明数值采用的进制 格式；参数<number>为相应进制格式下的一串数字。这种格式未 指定位宽，其缺省值至少为32位。
第3章 Verilog HDL基础知识
第3章 Verilog HDL基础知识
module addbit (a，b，ci，sum，co)；
input
Verilog模块与基本语法
用实例元件
and #2 ul (q，a，b); 用 always块
always @(posedge clk or clr) begin if (clr) q <=0; else if (en)q <=d； end
组合逻辑
时序逻辑 组合逻辑
在字符串中可用 C 语言中的各种格式控制符
如：\t, \”, \\…
在字符串中可用 C 语言中的各种数值型式控制符(有些不同)
如：%b二进制%o八进制%d
十进制
%h
十六进制
%t
时间类型
%s
字符串类型
23
Verilog设计
特殊字符表示 \n \t \\
\ooo
%%
意义 换行符 Tab键 符号\ 3位8进制数表示符的ASCII
I/O声明
• 输入口： input [信号位宽-1: 0] 端口名i; • 输出口： output [信号位宽-1: 0] 端口名j; • 输入/输出口： inout [信号位宽-1: 0] 端口名k;
此为VerilogHDL-1995标准 风格
6
Verilog设计
2.1 模块结构—— 端口和I/O声明
a d
b Block1
c
e
思考：如果设计修改添加了若干 端口，“端口命名法”的优势…
Block1 dut1(in_a, in_b, in_c, ou_d, ou_e);
方法2：
Block1 dut2(.a(in_a), .d(ou_d), .b(in_b));
比较：方法2不必严格按照端口的顺序对应，提高了程序 的可读性和可移植性；
Verilog语言编程基础
• $t i m e • / /该系统任务返回当前的模拟时间。
第十五页，共48页。
Verilog的语言要素－编译指令
• 以`〔反引号〕开场的某些标识符是编译器指令。 • 在Verilog 语言编译时，特定的编译器指令在整个编译过程中有
效〔编译过程可跨越多个文件〕，直到遇到其它的不同编译程 序指令。
• 完好的标准编译器指令如下:
• `define, `undef • `ifdef, `else, `endif • `default_nettype
• `include • `resetall • `timescale
• `unconnected_drive, `nounconnected_drive • `celldefine, `endcelldefine
的语句都是注释语句，因此可扩展到多行。如： • /* statement1 ，
• statement2，
• .. ...
• statementn */ • 以上n个语句都是注释语句。
• 是以 // 开头的语句，它表示以 // 开场到本行完毕都 属于注释语句。
第十三页，共48页。
Verilog的语言要素－格式
HDL：硬件描绘语言 (Hardware Description Language)
目前通用的 HDL 语言有VHDL和Verilog两种。目前多 数 FPGA 厂商都有自己的逻辑综合工具，或者采用第 三方的设计综合工具来支持自己的器件开发。这是由于 HDL完成的设计具有可移植、易维护、好理解的性能。
–
{expr1, expr2, . . .，exprN}
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
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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
2020/2/28
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。
2020/2/28
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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 HDL 数字系统设计及实践 第2章Verilog基本语法_
•
Verilog有下面四种基本的逻辑状态。 ◆ 0：低电平、逻辑0或逻辑非 ◆ 1：高电平、逻辑1或“真” ◆ x或X：不确定或未知的逻辑状态 ◆ z或Z：高阻态 • Verilog中的所有数据类型都在上述4类逻辑状态中 取值，其中x和z都不区分大小写，也就是说，值 0x1z与值0X1Z是等同的。
数据类型
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• reg [5:0] Frx; Arc = Bar + Crt; Frx = Bar + Crt; • 第一个加的结果长度由Bar ，Crt 和A rc 长 度决定，长度为4 位。 • 第二个加法操作的长度同样由Frx 的长度决 定（Frx 、Bat 和Crt 中的最长长度），长 度为6位。 • 在第一个赋值中，加法操作的溢出部分被 丢弃；而在第二个赋值中，任何溢出的位 存储在结果位Frx [ 4 ]中。
net型
Net型数据相当于硬件电路中的各种物理连接，其特点是 输出的值紧跟输入值的变化而变化。对连线型有两种驱 动方式，一种方式是在结构描述中将其连接到一个门元 件或模块的输出端；另一种方式是用持续赋值语句assign 对其进行赋值。 wire是最常用的Net型变量。 wire型变量的定义格式如下： wire 数据名1，数据名2，……数据名n； 例如： wire a,b； //定义了两个wire型变量a和b Examples:
• 2．位选择和域选择
在表达式中可任意选中向量中的一位或相邻几位，分别称为 位选择和域选择，例如：
A=mybyte[6]; B=mybyte[5:2]; • 再比如： reg[7:0] a,b; reg[3:0] c; reg d; d=a[7]&b[7]; c=a[7:4]+b[3:0]; //位选择 //域选择 //位选择 //域选择
Verilog HDL基本语法
1. 常量 常量是一个恒定不变的值数，一般在程序前部定义。 常量定义格式为 parameter 常量名1 = 表达式，常量名2 = 表达式，…， 常量名n = 表达式； parameter是常量定义关键字，常量名是用户定义的标 识符，表达式是为常量赋的值。例如 parameter vcc = 5，fbus = 8’b11010001；
【例2.2】8位二进制加法计数器的设计。
module cnt8(out,cout,data,load,cin,clk,clr); input [7:0] data; input load, cin, clk, clr; output [7:0] out; output cout; reg [7:0] out; //寄存器型参量，具有寄存功能
操作符通常由1～3个字符组成，例如，“+”表 示加操作，“= =”（两个=字符）表示逻辑等操作， “= = =”（3个=字符）表示全等操作。
有些操作符的操作数只有1个，称为单目操作； 有些操作符的操作数有2个，称为双目操作；有些操 作符的操作数有3个，称为三目操作。
1. 算术操作符（Arithmetic operators） 常用的算术操作符：
⑤ 可以用/*……*/或//……对Verilog HDL程序的任 何部分作注释。
一个完整的源程序都应当加上需要的注释， 以加强程序的可读性。
2.2 Verilog HDL的词法
2.2.1 空白符和注释
Verilog HDL的空白符包括空格、tab符号、换行 和换页。
空白符如果不是出现在字符串中，编译源程序 时将被忽略。
125//表示十进制数125
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语言基础入门
❑ 非阻塞型过程赋值 “<＝” ：一条非阻塞型赋值语句的 执行，并不会影响块中其它语句的执行。
❑ 连续赋值语句：用关键词 assign，只要输入端操作数的 值
发生变化，该语句就重新计算并刷新赋值结果
数据类型
线网类型（wire）：表示 Verilog 元件间的物理连线，一般使 用持续赋值 assign 语句赋值
5
寄存器类型（reg）：表示一个抽象的数据存储单元，它只能 在 always 语句和 initial 语句中被赋值
❑ 数组
❑ reg [15:0] reg_file[0:31]; // 32 个 16 位的寄存器构成的寄 存器堆
行为描述
6
module mux2_1(out1, a, b, sel) ; output reg out1, out2; input a, b; input sel;
➢ 测试模块中要调用到设计块，只有这样才能对它进行测试； ➢ 测试模块中应包含测试的激励信号源； ➢ 测试模块能够实施对输出信号的检测。
8
Verilog 电路的仿真与验证
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Testbench 实例
9
Verilog HDL 语言入门
Verilog 程序的最基本结构
❑ 模块（module）是 Verilog 的基本描述单位，用于 描
述某个设计的功能或结构 ❑ 一个模块可以在另一个模块中使用。
❑ Verilog 大小写敏感
Verilog 模块
• 一个ssign out2 = a+b; //持续赋值语句
always @(sel or a or b) begin if (sel) out1 = b; else out1 = a; end endmodule
2024年verilogHDL培训教程华为(多场景)
verilogHDL培训教程华为(多场景)VerilogHDL培训教程——华为第一章：引言随着电子设计自动化（EDA）技术的不断发展，硬件描述语言（HDL）在数字电路设计领域扮演着越来越重要的角色。
VerilogHDL 作为一种主流的硬件描述语言，因其强大的功能、灵活的语法和广泛的应用范围，已成为数字集成电路设计工程师必备的技能之一。
本教程旨在帮助读者掌握VerilogHDL的基本概念、语法和设计方法，为华为等企业培养合格的数字电路设计人才。
第二章：VerilogHDL基础2.1VerilogHDL简介VerilogHDL是一种用于数字电路设计的硬件描述语言，它可以在多个层次上对数字系统进行描述，包括算法级、寄存器传输级（RTL）、门级和开关级。
VerilogHDL的设计初衷是为了提高数字电路设计的可重用性、可移植性和可维护性。
2.2VerilogHDL编程环境（1）文本编辑器：Notepad++、SublimeText等；（2）仿真工具：ModelSim、IcarusVerilog等；（3）综合工具：XilinxISE、AlteraQuartus等。
2.3VerilogHDL语法基础（1）关键字：VerilogHDL中的关键字具有特定含义，如module、endmodule、input、output等；（2）数据类型：包括线网类型（wire）、寄存器类型（reg）、整数类型（integer）等；（3）运算符：包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等；（4）模块与端口：模块是VerilogHDL设计的基本单元，端口用于模块之间的信号传递；（5）行为描述与结构描述：行为描述用于描述电路的功能，结构描述用于描述电路的结构。
第三章：VerilogHDL设计流程3.1设计流程概述（1）需求分析：明确设计任务和功能要求；（2）模块划分：根据需求分析，将设计任务划分为若干个模块；（3）编写代码：使用VerilogHDL编写各个模块的代码；（4）仿真验证：对设计进行功能仿真和时序仿真，确保设计正确；（5）综合与布局布线：将VerilogHDL代码转换为实际电路，并进行布局布线；（6）硬件测试：在FPGA或ASIC上进行实际硬件测试。
第2章 Verilog语法的基本语法
例[2.1.4]： module trist1(out,in,enable); output out; input in, enable; mytri tri_inst(out,in,enable); // 调 用 由 mytri 模 块 定 义 的 实 例 元 件 tri_inst endmodule module mytri(out,in,enable); output out; input in, enable; assign out = enable? in : 'bz; endmodule
Verilog HDL的构造性语句可以精确地建立信号的模 型。这是因为在Verilog HDL中，提供了延迟和输出强 度的原语来建立精确程度很高的信号模型。信号值可以 有不同的的强度，可以通过设定宽范围的模糊值来降低 不确定条件的影响。 Verilog HDL作为一种高级的硬件描述编程语言，有 着类似C语言的风格。其中有许多语句如：if语句、 case语句等和C语言中的对应语句十分相似。如果读者 已经掌握C语言编程的基础，那么学习 Verilog HDL并 不困难，我们只要对Verilog HDL某些语句的特殊方面 着重理解，并加强上机练习就能很好地掌握它，利用它 的强大功能来设计复杂的数字逻辑电路。下面我们将从 Verilog HDL中的基本组成单元“ 模块”开始对 verilog的基本结构和语法逐一加以介绍。
3）.用“always”块 如：always @(posedge clk or posedge clr) begin if(clr) q <= 0; else if(en) q <= d; end 采用“assign”语句是描述组合逻辑最常用的方法之一。 而“always”块既可用于描述组合逻辑也可描述时序逻辑。 上面的例子用“always”块生成了一个带有异步清除端的D 触发器。“always”块可用很多种描述手段来表达逻辑， 例如上例中就用了if...else语句来表达逻辑关系。如按 一定的风格来编写“always”块，可以通过综合工具把源 代码自动综合成用门级结构表示的组合语言结构实现设计模块 的外部性能的模型。
2.1 Verilog HDL基本结构
第二章Verilog HDL语言与VIVADO⏹Verilog HDL基本结构⏹HDL(Hardware Description Language)硬件描述语言是对硬件电路进行行为描述、寄存器传输描述或者结构化描述的一种语言。
⏹FPGA作为可编程硬件，采用HDL语言作为编程语言。
⏹通过HDL语言可以对FPGA的功能进行描述，描述完成后的源代码，通过综合（将高层次的寄存器传输级别的HDL设计转化为优化的低层次的逻辑网表）和实现及生成目标文件后，下载到FPGA以实现对FPGA进行配置，⏹配置后的FPGA实现了HDL语言描述的功能。
Verilog HDL基本结构module AND4(a,b,out);output[3:0] out; //4位输出input [3:0] a,b; //4位输入a和bassign out=a&b; //out=a与b进行按位与endmodule程序实例2.1定义了一个模块AND4。
从模块的声明开始，最开始就是关键词module，然后是这个模块的名字叫AND4，最后是endmodule。
Verilog HDL基本结构module AND4(a,b,out); Array output[3:0] out;input [3:0] a,b;assign out=a&b;endmodulemodule AND4(input [3:0]a,input [3:0] b,output[3:0] out);assign out=a&b;endmoduleVerilog HDL基本结构module FenPin(input clk_in, output clk_out);reg c_out=0;assign clk_out=c_out;always @ (posedge clk_in) beginc_out=~c_out;endendmodule有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）Verilog HDL基本结构1.Verilog HDL程序是由模块构成的。
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数组与存储器
1维数组使用如下方式说明: reg[ reg msb:1sb] mem1[upper1:lower1] ,mem2[upper2:lower2] ,... ; 例:reg [3:0] MyMem[63:0];// MyMem为64个4位寄存器的数组. reg reg Bog[5:1]; // Bog为5个1位寄存器的数组. 存储器可用一个寄存器1维数组表示. 数组只能逐个数组单元赋值,不能访问数组单元的比特位.如: Bog[1]=1'b1; Bog[2]=1'b0; MyMem[1]; MyMem[0][2]非法. 数组维数无限制,例:reg [7:0] mem[1:0][2:0];是2维数组.
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线网(Net) 线网(Net)类型
由模块或门驱动的连线. 驱动端信号的改变会立刻 传递到输出的连线上. 例:右图上,selb的改 变,会自动地立刻影响或 门的输出. 如果没有驱动元件连接到线 网,线网的缺省值为z
a
nsl
sela out selb sl
在定义向量线网时可选用关键词scalared 或vectored scalared vectored.例: vectored vectored[3:1] Grb;//不允许位选择Grb[2]和部分选择Grb [3:2] wire vectored wor scalared [4:0] Best;//与wor wor[4:0] Best相同,允许位选择 wor //Best[2]和部分选择Best[3:1].
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整数和实常数
基数表示中定义的位数长度与数值位数不同.数值超 过位数,左边超出位截掉;数值不足位数,左边补0, x或Z.例:2'b101 等效于 2'b01,超出位截掉; 4'b10 等效于 4'b0010,左边补0; 4'bx1 等效于 4'bxxx1,左边补x; 负数:-4'd3,表示10进制-3.用2进制补码表示,等 效于4'b1101.(建议基数表示少用负数) 实常数可以用十进制表示也可以用科学浮点数表示, 例:32e-4 (表示0.0032), 4.1E3( 表示 4100), 10.567, -100.00rilog HDL语言基础
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线网类型信号的主要种类
在为不同工艺的基本元件建立库模型的时候,常常需要用不同的连接类 型来与之对应,使其行为与实际器件一致.常见的有以下几种. 类型 功能 wire, tri 对应于标准的互连线(缺省) supply1, supply2 对应于电源线或接地线 wor, trior 对应于有多个驱动源的线或逻辑连接 wand, triand 对应于有多个驱动源的线与逻辑连接 trireg 对应于有电容存在能暂时存储电平的连接 tri1, tri0 对应于需要上拉或下拉的连接 线网类型说明语法为: net_kind [msb:lsb] net1, net2, . . . , netN; 例:wire start,do; // 2个1位的连线信号 wand [2:0] addr; // 一个3位的线与信号
reg寄存器类型信号,可以选择不同的位宽.
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reg寄存器类型 reg寄存器类型
reg类型使用保留字reg reg加以说明,主要用于描述信号(变量), reg 形式如下: reg [msb:lsb] reg1, reg2, . . . reg N; 例:reg reg[3:0] sat; //sat为4位寄存器类型信号. reg reg cnt; //1位寄存器类型信号. reg [1:32] kisp, pisp, lisp;// 3个32位寄存器类型信号 寄存器类型信号可以取任意长度,其值通常被解释为无符号数. 多位寄存器信号中的比特位可单独赋值,即 sat[3],sat[1:0]可 单独赋值.
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第 二讲 Verilog HDL语言基础 语言基础
内容: 语言基本词法 主要数据类型 参数 常用系统任务和函数 常用编译指令 模块与端口
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语言基本词法
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四种基本逻辑值
buf
0:低,伪,逻辑低,
0
buf
VCC
地,VSS 1:高,真,逻辑高, 电源,VDD
1
buf
out
X
bufif1
X:不确定:多驱动无 法确定其逻辑值 Z:高阻抗,三态输出 中高阻无驱动源 .
GND
Z 0
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常量
Verilog HDL中有三类常量: 1) 整型 2) 实数型 3) 字符串型 下划线符号( _)可以随意用在整数或实数中, 它们就数量本身没有意义.它们能用来提高易读 性.例:1010_0001 等效于 10100001
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主要数据类型
有二种主要的数据类型: Verilog 有二种主要的数据类型: 线网(Net) 线网(Net)类型 表示器件之间的物理连接, 称为线网类型信号(变 量). 寄存器(Register) 寄存器(Register)类型 表示抽象的数据存储单元,称为寄存器类型信号或 变量.注意寄存器类型并不一定是逻辑电路中的寄 存器.
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Verilog 格式例
语句: initial begin Top = 3'b001; #2 Top = 3'b011; end
和下面的语句一样: initial begin // 单行注释,与C 语言一致 Top = 3'b001; #2 Top = 3'b011 ; /* 多行注释, 与C 语言一致 */ end
Verilog中的基本词法约定与C语言类似.包含: 注释,分隔符,数字,字符串,标识符和关键字. Verilog是自由格式,即语句可以在一行内编写,也 可跨行编写,用分号分隔. 注释:有单行和多行两种,与c语言相同. 分隔符:由空格(\b),制表符(\t)和换行符组成 空白符,在文本中起一个分隔符的作用,在编译时 被忽略.
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合法和非法标识符
例:count,COUNT ,_R1,Reset_n ,$time 合法的: 合法的 shift_reg_a _index bus263 非法的: 非法的 34net a*b_net n@263
//不能用数字开头 //不能含有非字母符号*
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字符串
字符串常常用于表示需要显示的信息.与 C语言相似, 用8位ASCII值表示的字符可看作是无符号整数.因此字 符串是8位ASCII值的序列. 字符串是双引号内的字符序列.字符串不能分成多行书 写.例: "INTERNAL ERROR"," REACHED->HERE " . 在字符串中可以用各种格式控制符,例: \n 换行符 \t 制表符 \\ 字符\本身 \" 字符" \206 八进制数206对应的字符
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integer寄存器类型 integer寄存器类型
整数寄存器存储有符号整数值.整数寄存器可以作为普通寄存器 使用,典型应用为高层次行为建模. 使用整数型说明形式如下: integer integer1, integer2 ,... intergerN [msb:1sb] ; 例:integer A, B, C; // 三个整数型变量. integer integer hist[6:3]; //整数型变量数组. 整数不能单独访问比特位,如 hist[4] 是非法的. 一个整数最少容纳32位,但是具体实现由EDA系统决定位宽. 整数的负数用补码表示.
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驱动强度
当出现多驱动时,输出决定于信号的驱动强度,强度 相同输出X. 强度等级:
强度等级分类
Supply Strong Pull Large Weak Medium Small High Z
类型
驱动 驱动 驱动 存储 驱动 存储 存储 高阻
强度
最强
最弱
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//不能含有非字母符号@
以 $ 开始的标识符专用于系统任务和函数.
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特别的标识符
特别标识符是用 "\" 符开始,以空格符结束的标识符 ."\" 后可以包含任何可打印的ASCII字符. "\"符和空格并不算是标识符的一部分. 如: \abc 等同于 abc 特别标识符往往是在综合工具自动综合生成的网表中使 用. 例: \bus+index , \1 \{A,B} ,
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