第三章_常用Verilog语法之一
第 3 章 Verilog HDL 基础知识
第三章
Verilog 基础知识
module D_ff(q，data，enable，reset，clock)； output q； input data，enable，reset，clock； reg q； always @(posedge clock) //时钟上升沿有效 if (reset == 0) q = 1’b0； else if (enable==1) q = data； //隐含： else q = q： endmodule
第三章
Verilog 基础知识
3) 指定位宽的基数格式 这种格式的表示形式为： <size>’<base_format><number> 参数<size>用来指定所表示数的位宽。当位宽小于数 值的实际位数时，相应的高位部分被忽略；当位宽大于数 值的实际位数，且数值的最高位是 0 或 1 时，相应的高位 部分补0；而当位宽大于数值的实际位数，但数值的最高 位是 x 或 z 时，相应的高位部分补 x 或z。二进制的一个 x 或 z 表示 1 位处于 x 或 z，八进制的一个 x 或 z 表示 3 位 二进制位都处于 x 或 z，十六进制的一个 x 或 z 表示 4 位 二进制位都处于 x 或 z。另外，数值中的 z 可以用“ ？” 来代替。
第三章
Verilog 基础知识
第3章
Verilog HDL 基础知识
希望通过本章的介绍，能够对 Verilog HDL 有初步 的了解。 (1)词法：包括间隔符与注释符、数值、字符串与关键字。 (2)数据类型：包括物理数据类型与抽象数据类型。 (3)运算符：包括算术运算符、逻辑运算符、关系运算 符、相等关系运算符、按位运算符、归约运算符、移 位运算符、条件运算符、连接与复制操作及其优先级。 (4)系统任务与系统函数：包括标准输出任务、文件管理 任务、仿真控制任务、时间函数及其他常用函数。 (5)编译指令：宏编译指令、文件包含指令、条件编译指 令、时间定标指令与工作库定义指令。
verilog 基本语法
verilog 基本语法Verilog基本语法Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字电路的行为和结构。
它具有强大的建模能力，能够描述复杂的数字系统，并用于逻辑设计和硬件验证。
本文将介绍Verilog的基本语法，以帮助读者对这种语言有一个基本的了解。
1. 模块声明在Verilog中，所有的设计都是通过模块来实现的。
模块是Verilog 的基本组织单位，类似于其他编程语言中的函数或类。
模块声明由关键字module开头，后面跟着模块的名称和输入输出端口的定义。
例如：module my_module(input a, b, output c);// 模块的主体endmodule2. 端口声明在模块声明中，使用关键字input和output来声明输入和输出端口。
输入端口用于接收信号，输出端口用于输出信号。
端口可以是单个的信号，也可以是信号的数组。
例如：input a, b; // 单个输入端口output c; // 单个输出端口input [7:0] d; // 输入信号的数组3. 信号声明在Verilog中，使用关键字wire、reg、integer等来声明信号。
wire用于声明连续的信号，reg用于声明时序的信号，integer用于声明整数变量。
例如：wire a, b; // 连续信号reg [7:0] c; // 时序信号，有8位integer d; // 整数变量4. 时钟和复位在数字电路中，时钟和复位信号是非常重要的。
在Verilog中，可以使用关键字input来声明时钟和复位信号，并在模块的输入端口中定义。
例如：input clk; // 时钟信号input rst; // 复位信号5. 运算符Verilog支持各种运算符，包括算术运算符、逻辑运算符、位运算符等。
算术运算符用于执行加减乘除等操作，逻辑运算符用于执行与或非等逻辑操作，位运算符用于执行位操作。
例如：a =b + c; // 加法运算d = ~(a & b); // 与运算和非运算6. 控制结构在Verilog中，可以使用if语句、case语句等控制结构来实现条件判断和多路选择。
verilog语法
第三章 Verilog HDL的基本语法前言Verilog HDL是一种用于数字逻辑电路设计的语言。
用Verilog 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。
这也就是说，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。
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。
∙算法级(algorithm):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。
一个复杂电路系统的完整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。
其中有些模块需要综合成具体电路，而有些模块只是与用户所设计的模块交互的现存电路或激励信号源。
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，并对所作设计的逻辑电路进行严格的验证。
Verilog HDL行为描述语言作为一种结构化和过程性的语言，其语法结构非常适合于算法级和RTL级的模型设计。
这种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、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。
第三章 Verilog HDL的基本语法汇总
512个单元，每个单元为32位
3.3 Verilog HDL的运算符
算术运算符 逻辑运算符 关系运算符 等值运算符 位运算符 缩减运算符 移位运算符 条件运算符 拼接运算符
1.算术运算符
算术运算符包括： + （加法运算符或正值运算符，如x+y，+8） - （减法运算符或负值运算符，如x-y，-90） * （乘法运算符，如x*y） / （除法运算符，如x/y） % （取模运算符，如x % y）
1．间隔符: Verilog 的间隔符主要起分隔文本的作用，可以使 文本错落有致，便于阅读与修改。
间隔符包括空格符（\b）、TAB 键（\t）、换行符（\n）及 换页符。
2．注释符:注释只是为了改善程序的可读性，在编译时不起作用。 多行注释符(用于写多行注释): /* --- */； 单行注释符 :以//开始到行尾结束为注释文字。
3．标识符和关键词
标识符:给对象（如模块名、电路的输入与输出端口、变
量等）取名所用的字符串。以英文字母或下划线开始
如，clk、counter8、_net、bus_A 。
关键词:是Verilog语言本身规定的特殊字符串，用来定义 语言的结构。例如，module、endmodule、input、 output、wire、reg、and等都是关键词。关键词都是小 写，关键词不能作为标识符使用 。出始终根据输入的变化而 更新其值的变量,它一般指的是硬件电路中的各种物理 连接.
例:网络型变量L的值由与门的驱动信号 a和b所决定，即L＝a&b。a、b的值发 生变化，线网L的值会立即跟着变化。
a
&L
Verilog基本语法
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整数和实数常量小结
整数的大小可以定义也可以不定义。整数表示为： 数字中（_ ）忽略，便于查看 没有定义大小(size)整数缺省为32位 /*特别注意*/ 缺省数基为十进制 数基(base)和数字(16进制)中的字母无大小写之分 当数值value大于指定的大小时，截去高位。如 2'b1101表示的是 2'b01
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3.2.1 术语及定义
1.空白符：空格、tabs及换行 2. 标志符(Identifier):Verilog中对象(如模块或信号)的名字 3.LSB：最低有效位(Lease significant bit) 4.MSB：最高有效位(Most significant bit)
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3.2.2 空白符和注释
– include保存在文件中的全局的或经常用到的一些定义，如文本宏
– 在模块内部include一些任务（tasks)，提高代码的可维护性。
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3.2.10 文本替换`define (了解)
编译指导`define提供了一种简单的文本替换的功能 `define <macro_name> <macro_text>
多行注释，在/* */内
and and2 (b1, b, sel);
or or1 (out, a1, b1);
endmodule
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3.2.3 Verilog采用的四值逻辑系统
‟0‟, Low, False, Logic Low, Ground,VSS, Negative Assertion
„1‟, High, True, Logic High, Power, VDD, VCC, Positive Assertion
HDL
安康学院 电子与信息工程系电子教研室
3.1 模块的结构
功能定义
模块中最重要的部分是逻辑功能定义部分。 模块中最重要的部分是逻辑功能定义部分。有三种方法可在 模块中产生逻辑。 模块中产生逻辑。 - 用 assign 语句（数据流描述）： assign a = b & c ; - 用实例元件（结构化描述）： and2 and_inst ( q, a, b); - 用 “always” 块（行为描述）： always” always @ (posedge clk or posedge clr) begin if (clr) q<= 0; else if (en) q<= d; end
安康学院 电子与信息工程系电子教研室
3.2 数据类型及其常量及变量
二． reg型 reg型
寄存器是数据储存单元的抽象。 寄存器是数据储存单元的抽象。寄存器数据类型的关键字是 reg。 reg类型数据的默认初始值为不定值x。 reg。 reg类型数据的默认初始值为不定值x 类型数据的默认初始值为不定值 reg型数据常用来表示用于 always”模块内的指定信号 型数据常用来表示用于“ 模块内的指定信号， reg型数据常用来表示用于“always 模块内的指定信号，常 代 表触发器。 always”块内被赋值的每一个信号都必须定义成 表触发器。在“always 块内被赋值的每一个信号都必须定义成 reg型 reg型。 reg型数据的格式如下 型数据的格式如下： reg型数据的格式如下： [n数据名1,数据名2, 1,数据名2,… 数据名i; 数据名i; reg [n-1:0] 数据名1,数据名2, 或 数据名1,数据名2, 1,数据名2,… 数据名i; 数据名i; reg [n:1] 数据名1,数据名2,
Verilog-HDL中的语句
第三章 Verilog-HDL中的语句1.基本语句1.1赋值语句赋值语句分为连续赋值语句和过程赋值语句。
1.1.1连续赋值语句1.连续赋值语句用于把值赋给wire型变量(不能为reg型变量赋值)。
语句形式为：assign A = B & C;a.只要在右端表达式的操作数上有事件(事件为值的变化)发生时，表达式即被计算；b.如果计算的结果值有变化，新结果就赋给左边的线网。
2.连续赋值的目标类型♦标量线网 wire a;♦向量线网 wire [7:0] a;♦向量线网的常数型位选择 a[1]♦向量线网的常数型部分选择 a[3:1]♦上述类型的任意的拼接运算结果 {3a[2],a[2:1]}注：多条assign语句可以合并到一起。
3.线网说明赋值连续赋值可作为线网说明本身的一部分。
这样的赋值被称为线网说明赋值。
如: wire Clear = 'b1;等价于 wire clear;assign clear=‘b1;1.1.2 过程赋值语句1.a．过程性赋值是仅仅在initial语句或always语句内的赋值b．它只能对reg型的变量赋值。
表达式的右端可以是任何表达式。
c．过程性赋值分两类：阻塞性过程赋值 =非阻塞性过程赋值<=2.语句内部时延与句间时延a．在赋值语句中表达式右端出现的时延是语句内部时延。
Done = #5 1'b1;b．通过语句内部时延表达式，右端的值在赋给左端目标前被延迟。
即右端表达式在语句内部时延之前计算，随后进入时延等待，再对左端目标赋值。
c．对比以下语句间的时延beginTemp = 1'b1;#5 Done = Temp; //语句间时延控制end3.阻塞性过程赋值a．赋值运算符是“=”的过程赋值是阻塞性过程赋值。
b．阻塞性过程赋值在在下一语句执行前，执行该赋值语句。
例：initialbeginClr = #5 0;Clr = #4 1;Clr = #10 0;end4.非阻塞性过程赋值a ．在非阻塞性过程赋值中，使用赋值符号“ <=”。
第三讲 verilog的基本语法
TOP HA
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参数值的模块引用
module TOP3(NewA,NewB,NewS,NewC); input NewA, NewB; output NewS,NewC; HA #(5,2) Ha1 (NewA, NewB, NewS, NewC);
//第1个值5赋给参数AND_DELAY，该参数在模块HA中说明。 //第2个值2赋给参数XOR_DELAY，该参数在模块HA中说明。
asiccenterarnoldshi在过程块alwaysinitial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把实例的输出连接出去时把它定义为寄存器类型把模块的输入信号定义为寄存器类型
TJIC
第三章 verilog的基本语 verilog的基本语 法
天津大学电子科学与技术系史再峰 shizaifeng@
连续赋制语句用于把值赋给线网型变量(不能为寄 存器型变量赋值) 语句形式为：assign A = B & C;
连续赋值语句在什么时候执行呢? 只要在右端表达式 的操作数上有事件(事件为值的变化)发生时，表达式 即被计算；如果结果值有变化，新结果就赋给左边的 线网。
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连续赋值的目标类型
标量线网 向量线网 向量的常数型位选择 ,
endmodule
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课堂练习课堂练习-参数传递
假定一个模块为BK,内部 两个参数P1，P2；另外一 个模块为HA,内部参数P3， P4 其在TOP模块中实例化调 用的名称分别为U1， U2 请尝试在top模块中用两种 不同的方法改变其参数值 p1-p4分别为1,2,3,4
TOP U2 U1
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二、变 量
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补充： 补充：CMOS NOR
Verilog的基本语言要素
–
科学表示法表示方式：
<尾数><e或E><指数>， 表示： 尾数×10指数
6.3 32e- 4 4.1E3
decimal notation scientific notation for 0.0032 scientific notation for 4100
.12 9. .2e-7
系统任务及函数
$<标识符> • $符号指示这是系统任务和函数 • 系统函数有很多：
编译指令(Compiler Directives)
• 宏编译指令 • 条件编译指令 • 文件包含编译指令 • 时间标度编译指令
宏编译指令- `define、 `undef
宏编译指令`define提供了一种简单的文本替换(substitution)的功能 `define <macro_name> <macro_text>
数值前面加‘+’和‘-’表示数的正负
•
指定位宽的基数格式
<size><’base><value> 其中 size ：指定数的二进制位宽的大小。由十进制数表示。缺省为32位。 ’ base：数基，可为2(b)、8(o)、10(d)、16(h)进制。缺省为10进制 ’b ’o ’d ’h ’sb ’so ’sd ’sh
编译指令(Compiler Directives)
• ( `)符号标识一个编译指令 • 编译指令句末不加； • 这些编译指导使仿真编译器进行一些特殊的操作 • 编译指令对所有被编译的文件都有效，一直保持有效 直到被覆盖或解除，或整个编译结束。 • `resetall 复位所有的编译指令为缺省值，应该在其它 编译指令之前使用
第3章 Verilog中的常量、变量与数据类型
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3.2 变量
测试代码
module comp2_test; reg clk,ina,inb; wire out1,out2; always begin #10 clk=1; #10 clk=0; end initial begin clk=0;ina=0;inb=0; #100 ina=0;inb=1; #100 ina=1;inb=0; #100 ina=1;inb=1; end comp2 u1(ina,inb,clk,out1,out2);
clk din
shifter[3]
tsetup thold
tsetup thold
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非阻塞赋值： 4位移位寄存器
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阻塞赋值： 4位移位寄存器
`timescale 1ns/100ps module shifter(din,clk,reset,dout); input clk,din,reset; output dout; reg[3:0]shifter; always@(posedge clk,posedge reset)
非阻塞赋值用于时序逻辑电路，阻塞赋值用于组合逻辑电路。
1、非阻塞赋值：使用符号“<=”，
特点：在一个块语句内，采用非阻塞赋值的变量在所有语句都执行 完毕后才被赋予新的数值，此前保持原值。
2、阻塞赋值：使用符号“=”，
特点：在一个块语句内，对变量的赋值是立刻生效的。
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非阻塞赋值： 4位移位寄存器
`timescale 1ns/100ps module shifter(din,clk,reset,dout); input clk,din,reset; output dout; reg[3:0]shifter; always@(posedge clk,posedge reset)
Verilog 基本语法
硬件描述语言和数字系统设计第3章 VerilogVerilogVerilog 基本语法主讲教师：郑朝霞华中科技大学电子系郑朝霞华中科技大学电子系郑朝霞23.1 3.1 Verilog Verilog Verilog HDLHDL 基本模块说明3.2 3.2 Verilog Verilog Verilog HDLHDL 中的词汇约定3.3 3.3 Verilog Verilog Verilog HDLHDL 数据类型3.4 3.4 Verilog Verilog Verilog HDLHDL 运算符主要内容主要内容::华中科技大学电子系郑朝霞33.1 Verilog Verilog HDLHDL 基本模块说明�module 能够表示：�物理块，如IC 或ASIC 单元�逻辑块，如一个CPU 设计的ALU 部分�整个系统�每一个模块的描述从关键词module 开始，有一个名称（如SN74LS74，DFF ，ALU 等等），由关键词endmodule 结束。
module 是层次化设计的基本构件逻辑描述放在module 内部Verilog 模块(module)结构基本要素Verilog知识点：3.1.1 端口信息输入//输出说明3.1.23.1.2 输入3.1.3 逻辑功能描述华中科技大学电子系郑朝霞43.1.1端口信息2，端口等价于硬件的引脚(pin)1，端口在模块名字后的括号中列出3，端口可以说明为input,output及inout �模块通过端口与外部通信华中科技大学电子系郑朝霞5华中科技大学电子系郑朝霞6Verilog 模块的结构由在module 和endmodule 关键词之间的四个主要部分组成：- 1- 1.. 端口信息： module combination(a, b, c, d ); - 2- 2- 2. . 输入/输出说明 ： input a, b, c ;input a, b, c ; output d ;output d ; -//-//-//输入/输出端口信号类型声明，缺省为wire 型 ： - 3- 3- 3. . 内部信号： wire x; wire x; - 4- 4- 4. . 功能定义： assign d = a | x ; assign d = a | x ; assign x = ( b & ~c ); endmodule3.1.2 端口说明华中科技大学电子系郑朝霞73.1.3 逻辑功能描述module mux2to1 (out, a, b, mux2to1 (out, a, b, sel sel sel);); input a, b, input a, b, sel sel sel;; output out;wire out;assign out=( assign out=(sel)?b:a sel)?b:a sel)?b:a;;endmodule两路选择器的RTL 级描述1：华中科技大学电子系郑朝霞8两路选择器的RTL 级描述2：module mux2to1 (out, a, b, mux2to1 (out, a, b, sel sel sel);); input a, b, input a, b, sel sel sel;; output out;reg reg reg out;out;always @( always @( sel sel sel or a or b)or a or b) if (! if (! sel sel sel) out = a;) out = a; else out = b;endmodule实例化(module instances):�1. 端口信息�2. 输入/输出说明�3. 逻辑功能描述（实例化实现功能描述）华中科技大学电子系郑朝霞9华中科技大学电子系郑朝霞10module mux2to1 (out, a, b, mux2to1 (out, a, b, sl sl sl);); input a, b, input a, b, sl sl sl;; output out;not u1 ( u1 (nsl nsl nsl, , , sl sl sl );); and u2 ( u2 (sela sela sela, a, , a, , a, nsl nsl nsl);); and u3 ( u3 (selb selb selb, b, , b, , b, sl sl sl);); or u4 (out, u4 (out, sela sela sela, , , selb selb selb););endmodule两路选择器的门级描述-实例化：华中科技大学电子系郑朝霞11�请在下面的空格中填入适当的符号使其成为右图的Verilog 模块 ： module block1(a, b, module block1(a, b, ——, , ——, , —— ); input input ——, , ——, , ——; —————— d, d, d, —— ; assign d = a | ( b & ~c) ; assign e = ( b & ~c ); _______练习:编写Verilog Verilog HDLHDL 模块a b cd e华中科技大学电子系郑朝霞12module moduleblock1(a, b, c , d , e ); input input a , b , c ;o utput d, e ; assign d = a | ( b & ~c) ;assign d = a | ( b & ~c) ; assign e = ( b & ~c );assign e = ( b & ~c ); ee ndmodule 练习答案:编写Verilog Verilog HDL HDL 模块a b cde华中科技大学电子系郑朝霞133.2 3.2 Verilog Verilog Verilog HDLHDL 中的词汇约定知识点：�3.2.1 术语及定义�3.2.2 空白符和注释�3.2.3 3.2.3 VerilogVerilog 采用的四值逻辑系统�3.2.4 整数常量和实数常量�3.2.5 字符串�3.2.6 标识符�3.2.7 系统任务及函数�3.2.8 编译指导 �3.2.9 文本包含�3.2.10 文本替换3.2.1 术语及定义1.空白符：空格、tabs及换行2.标志符(Identifier):Verilog中对象(如模块或信号)的名字3.LSB：最低有效位(Lease significant bit)4.MSB：最高有效位(Most significant bit)华中科技大学电子系郑朝霞14华中科技大学电子系郑朝霞153.2.2 空白符和注释module MUX2_1 (out, a, b, module MUX2_1 (out, a, b, sel sel sel);); // Port declarationsoutput out;input input sel sel sel; // control input; // control input input b, a; / input b, a; /** data inputs data inputs **/ wire wire sel sel sel_, a1, b1;_, a1, b1; / /**The The netlist netlist netlist logic selects input logic selects input logic selects input ””a ” when sel sel sel = 0 and it selects = 0 and it selects = 0 and it selects ””b ” when when sel sel sel = 1. = 1. = 1. **/ not not1 ( not1 (sel sel sel_, _, _, sel sel sel);); and and1 (a1, a, and1 (a1, a, sel sel sel_)_)； and and2 (b1, b, and2 (b1, b, sel sel sel); ); or or1 (out, a1, b1);endmodule格式自由使用空白符提高可读性及代码组织。
Verilog基本语法
”This string formats a value: val = %b”
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格式符
%h hex %o oct %d dec %b bin %c ACSII %s string %t time
转义符
\t tab \n 换行 \\ 反斜杠 \” \<1-3 digit octal number>
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整数和实数常量小结
整数的大小可以定义也可以不定义。整数表示为：
数字中（_ ）忽略，便于查看 没有定义大小(size)整数缺省为32位 /*特别注意*/ 缺省数基为十进制 数基(base)和数字(16进制)中的字母无大小写之分 当数值value大于指定的大小时，截去高位。如 2'b1101表示的是 2'b01
- 4. 功能定义：
assign d = a | x ; assign x = ( b & ~c ); endmodule
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3.1.3 逻辑功能描述
两路选择器的RTL级描述1： module mux2to1 (out, a, b, sel); input a, b, sel; output out; wire out; assign out=(sel)?b:a; endmodule
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3.2.1 术语及定义
1.空白符：空格、tabs及换行
2. 标志符(Identifier):Verilog中对象(如模块或信号)的名字 3.LSB：最低有效位(Lease significant bit) 4.MSB：最高有效位(Most significant bit)
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3.2.2 空白符和注释
module MUX2_1 (out, a, b, sel); 单行注释 // Port declarations
常用Verilog语法
module block; parameter p=0; endmodule
module annotate; defparam test.t.b1.p=2, test.t.b2.p=3; endmodule
3.2.2 变量
变量即在程序运行过程中其值可以改变 的量。
网络数据类型表示结构实体（如门） 之间的物理连接。网络类型的变量不能 储存值，而且它必须受到驱动器（门或 连续赋值语句，assign）的驱动。如果 没有驱动器连接到网络类型的变量上， 则该变量就是高阻的，即其值为z。常用 的网络数据类型包括wire型和tri型。如果 wire型和tri型变量没有定义逻辑强度 （logicstrength），在多驱动源的情况下， 逻辑值会发生冲突，从而产生不确定值。 下表是wire型和tri型变量的真值表。
rega =0； //合法赋值语句 mema =0； //非法赋值语句
如果想对memory中的存储单元进行读写 操作，必须指定该单元在存储器中的地址， 如下： mema[3] =0； //给memory中的第3个存储 单元赋值为0。
3.3 运算符及表达式
Verilog HDL语言的运算符范围很广， 按功能可以分为以下几类：
8‘b10101100 //位宽为8的数的二进制 表示，‘b表示二进制。 8‘ha2 //位宽为8的数的十六进制表示， ‘h表示十六进制。
2 、 x和 z值 x代表不定值，z代表高阻值。Z还有 一种表达方式可以写作“？”。 3、负数
一个数字可以被定义为负数，只需 在位宽表达式前加一个减号，减号必须 写在数字定义表达式的最前面。注意， 减号不可以放在位宽和进制之间，也不 可以放在进制和具体的数之间。如： -8‘d5 //这个表达式代表5的补数（用8 位二进制表示）； 8’d-5 //非法格式
verilog基本语法、模块写法
Verilog语言是一种硬件描述语言（HDL），用于描述和设计数字电路。
它广泛应用于数字系统的建模、验证和综合，是数字电路设计领域中的重要工具之一。
在Verilog中，模块是最基本的组织单位，模块中包含了电路的功能和行为描述。
本文将介绍Verilog语言的基本语法和模块写法，以帮助读者更好地理解和应用Verilog语言。
一、Verilog基本语法1. 注释在Verilog中，使用双斜杠（//）进行单行注释，使用/* */进行多行注释。
注释可以提高代码的可读性，便于他人理解和维护。
2. 变量声明Verilog中的变量可以分为寄存器变量（reg）和线网（wire）两种类型。
寄存器变量用于存储状态信息，线网用于连接各个逻辑门的输入和输出。
3. 逻辑运算符和位运算符Verilog中包括逻辑运算符（与、或、非等）和位运算符（与、或、异或等），用于对信号进行逻辑和位级操作。
4. 控制语句Verilog支持if-else语句、case语句等控制语句，用于根据不同条件执行不同的操作。
5. 模拟时钟在Verilog中，时钟是电路中的重要部分，通常使用时钟信号来同步各个元件的动作。
时钟可以通过周期性方波信号来模拟，使用$period 函数可以定义时钟的周期。
6. 仿真指令Verilog提供了多种仿真指令，用于初始化信号、设置仿真时间、输出波形图等操作，有助于仿真和调试电路。
二、模块写法1. 模块定义在Verilog中，一个模块包含了一组功能相关的硬件描述，可以看作是一个小型电路的抽象。
模块通过module关键字进行定义，其中包括模块名、输入输出端口声明等信息。
```verilogmodule adder(input wire [3:0] a,input wire [3:0] b,output reg [4:0] c);// 模块内部逻辑描述endmodule```2. 端口声明模块的端口包括输入端口（input）和输出端口（output），可以通过wire和reg进行声明。
verilog语言语法
verilog语言语法Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字电路中的逻辑和物理结构，它针对数字电路的建模和仿真进行了设计，Verilog语言具有简单易学、灵活性高等特点。
本文将对Verilog语言进行详细的介绍，包括语法、数据类型、运算符等。
Verilog语言是一种基于模块的编程语言，其语法基本上与C语言相似。
Verilog语言可以分为两部分：模块声明和模块体。
模块声明部分用于定义输入输出端口，模块体用于描述模块中的行为。
1. 模块声明部分模块声明部分包括模块名、输入输出参数、端口等。
模块定义：模块名即模块定义的名字。
模块端口列表：模块端口列表即模块所定义的所有端口，包括输入和输出端口。
模块声明的格式如下所示：module module_name (port_declaration);2.模块体模块体用于描述模块中的行为，包括时序逻辑和组合逻辑，并且有自己的代码块。
模块体包括数据类型、变量声明、变量赋值、组合逻辑和时序逻辑等。
其中，变量声明常常是最重要的部分。
Verilog语言中常见的变量声明类型：reg：表示寄存器类型变量，用在时序逻辑中；parameter：表示常量类型变量，用于定义常量。
二、数据类型Verilog语言中数据类型主要包括三种：位向量、整数和实数。
1.位向量位向量是Verilog语言中最基本的数据类型。
位向量用于描述各种宽度的二进制数据，可以是有符号或无符号。
位向量的格式如下：[MSB: LSB] vector_nameMSB表示最高位的编号，LSB表示最低位的编号。
例如：wire [7:0] data_in;2.整数类型整数类型表示整型数字，可以是有符号或无符号。
整数类型的格式为：integer int_name;实数类型用于表示浮点数或实数。
实数类型的格式为：三、运算符Verilog语言中有多种运算符，包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符和位运算符等。
下面将介绍常见的运算符。
Verilog语法一_模块的结构
常用Verilog 语法3.1 模块的结构Verilog 的基本设计单元是“模块”（block ）。
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。
上面的设计中，模块中的第二、三行说明接口的信号流向，第四、五行说明了模块的逻辑功能。
从这一例子可以看出，Verilog 结构位于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、内部信号声明和功能定义。
3.1.1模块的端口定义模块的端口声明了模块的输入输出口，格式如下：module 模块名（口1，口2，口3，口4，……）；在引用模块时其端口可以用两种方法连接：（1）在引用时，严格按照模块定义的端口顺序来连接，不用标明原模块定义的端口名，例如：模块名（连接端口1信号名。
连接端口2信号名，连接端口3信号名，……，）；（2）在引用时用“.”符号，标明原模块是定义时规定的端口名，例如：模块名（.端口1名（连接信号1名），端口2名（连接信号2名），……，）；这样表示的好处在于可以用端口名与被引用模块的端口相对应，而不必严格按端口顺序对应，提高了程序的可读性和可移植性。
3.1.2 模块内容模块的内容包括I/O 说明，内部信号声明和功能定义。
1. I/O 说明的格式输入口： input[信号位宽-1:0] 端口名1；输出口： output[信号位宽-1:0] 端口名1；输入/输出口：inout[信号位宽-1:0] 端口名1；I/O 说明也可以写在端口声明语句里，格式如下：module module_name(input port1,input port2,…output port1,output port2…)；2. 内部信号说明在模块内用到的和与端口有关的wire 和reg 类型变量的声明。
如：reg[width-1:0] R 变量1，R 变量2…；wire[width-1:0] W 变量1，W 变量2…；3. 功能定义模块中最重要的部分是逻辑功能定义部分，有3种方法可在模块中产生逻辑。
10第三章verilog入门
算术运算符
关系运算符 （双目运算符）
位运算符 （双目运算符）
~ & | ^ ^~ 或 ~^ ! && || {,} {{}}
按位取反 按位与 按位或 按位异或 按位同或 逻辑非 逻辑与 逻辑或 将多个操作数 拼接成为一个 操作数
缩位运算符（ 单目运算符）
逻辑运算符 （双目运算符）
移位运算符（ 双目运算符） 条件运算符（ 三目运算符）
条件语句
根据条件表达式的真假， 确定下一步进行的运算。
（1） if (condition_expr) true_statement;
（2） if (condition_expr)true_statement; else fale_ statement;
（3） if (condition_expr1) true_statement1; else if (condition_expr2) true_statement2; else if (condition_expr3) true_statement3; …… else default_statement;
一、硬件描述语言 Verilog HDL 基础
1. 什么是硬件描述语言
HDL：Hardware Description Language
逻辑电路图 表示 逻辑表达式 复杂数字逻辑系统 易于存储和修改 编写说明文档 不同设计人员交流 被计算机识别 类似于高级 程序设计语 言的文本形 式来描述数 字系统硬件 的结构和行 为的语言。 逻辑仿真 逻辑综合
3. Verilog的基本语法规则
运算符
类型 符号 + * / 功能说明 二进制加 二进制减 2的补码 二进制乘 二进制除 类型 符号 > < >= <= == != & ~& | ~| ^ ^~ 或 ~^ >> << ?: 功能说明 大于 小于 大于或等于 小于或等于 相等 不相等 缩位与 缩位与非 缩位或 缩位或非 缩位异或 缩位同或 右移 左移 根据条件表达 式是否成立，选择 表达式
verilog语法
verilog语法Verilog一种用于描述电子电路行为的高级硬件描述语言，其灵活的结构、强大的功能和对模块的建模特性，使其在仿真和硬件实现中得到广泛的应用。
Verilog法通常分为两个组成部分：结构语法和功能语法。
一、结构语法Verilog构语法描述了一个电路的框架，提供一种定义、声明及规定关系的有效方法。
Verilog构语法主要由模块、实例、参数、端口、变量、语句和模式组成。
1.模块Verilog块定义了一个电路系统的单元，是一种抽象的概念，用来把一个电路系统分割成各个模块，彼此之间通过端口相连，其中的每一个模块都可以包含有变量、模式、端口以及子模块等元素。
模块又可以分为模块模板（moduletemplate）、仿真模块（simmodule）和电路模块（circuitmodule）。
2.实例每个模块都能被实例化，实例化是指把一个模块变成一个独立的实体，可以通过连接实例间的端口进行连接，形成一个更大的电路系统。
3.参数参数是一种把多个实例统一起来的有效方式，它是一个确定的值，在实例化时用来替换模块的变量。
4.端口端口是模块和实例的接口，是模块实例的输入和输出的点。
5.变量变量是一种值的容器，可以用来存储和更新模块里的数据，包括数字、逻辑类型和指针等。
6.语句Verilog句是实现逻辑功能的主要组成部分。
它是由一条或多条以分号分隔的语句组成，用来执行某种功能或描述模块的行为。
7.模式模式是 Verilog言建模中最重要的部分，用以定义系统模块的行为，模式可以是数字、逻辑或者状态等，可以描述模块的行为以及改变模块的状态等。
二、功能语法功能语法是 Verilog另一个重要组成部分，其主要指令有descriptionaction 两类。
description令用于定义模块的功能，也可以用来实现电路行为。
action令可以控制语句执行顺序以及定义多个模块之间的关系，可以将模块与外部连接及各个模块之间的交互实现。
verilog门电路基本语法
verilog门电路基本语法Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字电路系统。
它可以用于门电路设计，数字系统设计和集成电路设计等。
Verilog门电路基本语法是初学者必须掌握的知识。
下面将详细讨论Verilog门电路基本语法。
1. 模块定义Verilog中的模块定义是一个模块层次结构的起点。
模块内定义了模块的输入，输出和内部结构。
模块定义的基本语法如下：module module_name(input input_list, output output_list);声明模块的输入和输出，例如：module and_gate(input a, input b, output y);定义了一个and门电路，输入有两个信号a和b，输出为信号y。
2. 线声明在Verilog中，需要声明输入输出信号之间的线。
声明线的关键字是wire。
线的声明基本语法如下：wire signal_name;例如，在and门电路中，需要连接a和b输入信号，连接y输出信号，因此需要声明这三个信号：wire a;wire b;wire y;3. 逻辑语句Verilog中的逻辑语句用于实现门电路逻辑。
逻辑语句中的关键字包括and，or，not和nand等。
基本语法如下：and (output, input1, input2);or (output, input1, input2);not (output, input);nand (output, input1, input2);例如，and (y, a, b)表示将输入信号a和b与and门电路的逻辑电路进行运算，输出结果为y。
4. always块always块是Verilog中一个很关键的语句块，用于模拟门电路的时序行为。
always语句块基本语法如下：always @(posedge clk)begin// code blockend例如，always @(posedge clock)表示在时钟上升沿时执行代码块。
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参数值的改写(方法之二)
举例说明:
module mod ( out, ina, inb); … parameter cycle = 8, real_constant=2.039, file = ―/user1/jmdong/design/mem_file.dat‖; … endmodule module test; … mod # (5, 3.20, ―../my_mem.dat‖) mk(out,ina,inb); … endmodule
编写Verilog HDL模块的练习
• 请在下面的空格中填入适当的符 号 • 使其成为右图的Verilog 模块 ： • module block1(a, b, —, —, — ); • input —, —, —; • —— d, — ; • assign d = a | ( b & ~c) ; • assign e = ( b & ~c ); • ______
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模块端口定义
• 声明输入、输出或是双向 • 声明数据类型（wire or reg）default： wire • 输入和双向不能声明为reg型 • 测试模块不需要端口定义
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3.1.2 模块内容
• I/O说明 • 内部信号声明 • 功能定义
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• 寄存器类型：抽象的数据存储单元
– 只能在always和initial语句中被赋值，有可 能被综合成寄存器
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模块调用（引用）方式
• 模块调用采用位置关联调用方式，只需按序列出实例 的端口名。模块实例语句如下： ha h1(P，Q，S，C)； 在本语句中，ha是模块名，h1 是实例名称，并且端 口按序关联。 • 模块调用采用端口名关联调用方式，则无需按序排列 端口名，但实例的端口信号和被调用模块的端口信号 必须一一列出。模块实例语句如下： ha h2(.in2(C)，.in1(S)，.out1(P)，.out2(Q),) 由于端口之间的对应关系十分清楚，因此端口名的排 列顺序可随意改变。
module block (a,b,c,d); input a,b; output c,d; assign c= a | b ; assign d= a & b; endmodule a c
b
d
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3.1 模块结构
• • • • 端口定义 I/O说明 内部信号声明 功能定义
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第三章 常用Verilog语法（一）
周晓波 北京交通大学电子信息学院 xbzhou@ 51683636
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3.1 模块结构
Verilog 的基本设计单元是“模块” (block) 。一个模 块是由两部分组成的：一）描述接口；二）描述逻 辑功能，即定义输入是如何影响输出的。下面举例 说明：
• 输入输出口
– inout[信号位宽－1，0] 端口名1; – inout[信号位宽－1，0] 端口名2; …… – inout[信号位宽－1，0] 端口名k; 2014-4-25
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I/O说明的格式(2)
• 可以在端口声明语句中同时进行端口类 型说明
– module module_name(input port1, input port2, …output port1, output port2…);
– 各个always块之间是并发关系
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要点小结
• Verilog模块中所有过程块、连续赋值语 句、实例引用都是并行的； • 表示一种通过变量名互相连接的关系； • 同一模块中这三者出线的先后顺序没有 关系； • 只有assign和实例引用语句可以独立于过 程块出线在模块的功能定义部分。
– – – – – – 二进制整数 b或B 十进制整数 d或D 十六进制整数 h或H 八进制整数 o或O 8‘b10100011 8’haa
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3.2.1 常量
• • • • • x和 z X：不定值 Z：高阻值 4’b10x0 8’h4z
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3.2.1 常量
• 模块的端口声明了模块的输入输出端口
module 模块名（端口1，端口2，端口 3，…); 模块的端口表示的是模块的输入输出口 名，与别的模块联系端口的标识。 模块引用的问题
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模块调用（引用）形式
模块调用的基本形式为： • 模块名 调用名 (端口名 表项)
• • 由于描述的是具体的硬件 逻辑，每个模块都表示一 个具有特定功能的电路块。 因此每当它被其它模块调 用时，该模块内部被调用 的电路块就被复制一次。 如果在当前模块中多次调 用同一个模块，则需要用 不同的调用名。 Verilog HDL的模块调用 和C语言的函数调用相似， 也存在形参和实参的结合 问题。
举例说明：
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参数值的改写(方法之一)
举例说明:
module mod ( out, ina, inb); … parameter cycle = 8, real_constant=2.039, file = ―/user1/jmdong/design/mem_file.dat‖; … endmodule module test; … mod mk(out,ina,inb); defparam mk.cycle=6, mk.file=―../my_mem.dat‖; … endmodule
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3.2.2 变量
• 硬件描述语言中，变量的数据类型用来 表示数字电路中的物理连线、数据存储 和传输单元等物理量。
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3.2.2 数据类型
• 线网类型：表示结构化元件间的物理连 线，综合后一般为连线节点
– 网络（线网）数据类型表示结构实体之间的 物理连接 – 不能存储值，必须受到驱动值assign的驱动
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模块调用（引用）方式
• 模块的调用方式可大致分为两种：位置关联 调用方式、端口名关联调用方式。 【例】模块调用的例子。 module ha (out1，out2，in1，in2)； input in1，in2； output out1，out2； …... endmodule
4
3.1 模块的结构
• Verilog 模块的结构由在module和endmodule • 关键词之间的四个主要部分组成： • - 端口信息： module block1(a, b, c, d ); • - 输入/输出说明 ： input a, b, c ; • output d ; • - 内部信号： wire x; • - 功能定义： assign d = a | x ; • assign x = ( b & ~c ); 2014-4-25 • endmodule 5
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参数化设计
• 参数化设计是电路设计的重要概念之一； • 参数化功能块只要在映射过程中赋予不 同的参数，就可以得到不同的设计； • 参数化设计在IP产业中占有重要的位置； • 参数属性由其代表的参数属性决定
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参数传递举例
module decode(A,F); parameter width=1, polarity=1; endmodule module top; decode #(4,0) D1(A4,F16); decode #(5) D2(A5,F32); endmodule
• 负数
– -：放在数字定义表达式的最前面 – -8’d5
• 下画线
– 分割数的表达
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3.2.1 常量
• 参数parameter parameter 参数名1＝表达式，参数名2＝表达式； 表达式必须是常数表达式，只能包含数字或参数 parameter byte_size=8, byte_msb=byte_size-1;
a b
d e
c
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• “与或非”门电路 module AOI(A,B,C,D,F); input A,B,C,D; output F; wire A,B,C,D,F; assign F= ~((A&B)|(C&D)); endmodule
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3.1.1 模块的端口定义
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Verilog 的四种逻辑值
buf
0
buf buf
0、低、伪、逻辑低、地、VSS、负插入 1、高、真、逻辑高、电源、VDD、正插入
1
X
bufif1
X、不确定：逻辑冲突无法确定其逻辑值
Z
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HiZ、高阻抗、三态、无驱动源
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0
3.2.1 常量
• 值不改变的量 • 数字 • 整数
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内容提要
• 3.1 模块结构 • 3.2 数据类型
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主要的数据类型
Verilog 有三种主要的数据类型：
Nets 表示器件之间的物理连接, 称为网络连接类型 Register 表示抽象的储存单元，称为寄存器/变量类型 Parameter 表示运行时的常数，称为参数类型
a b
d e
c
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编写Verilog HDL模块的练习
• 请在下面的空格中填入适当的符号 • 使其成为右图的Verilog 模块 ： • module block1(a, b, c , d, e ); • input a, b, c; • output d, e ; • assign d = a | ( b & ~c) ; • assign e = ( b & ~c ); • endmodule