Verilog HDL简明教程中文版
中文版VerilogHDL简明教程
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Verilog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。
历史Verilog HDL语言最初是于1983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1990年被推向公众领域。
Open Verilog International （OVI）是促进Verilog发展的国际性组织。
1992年，OVI决定致力于推广Verilog OVI标准成为IEEE标准。
这一努力最后获得成功，Verilog 语言于1995年成为IEEE标准，称为IEEE Std 1364－1995。
verilog HDL精简教程
VERILOG HDL精简教程什么是verilog HDL?verilog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。
它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。
此外，verilog提供了编程语言接口，通过该接口用户可以在模拟、验证期间从外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。
verilog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verilog仿真器进行验证。
verilog从C语言中继承了多种操作符和结构，所以从结构上看两者有很多相似之处。
设计流程：功能设计>用verilog描述电路>软件模拟与仿真>考察结果>逻辑综合>代码下载到硬件电路>完成。
1. 基本机构1.1 模块模块（module）是verilog最基本的概念，也是v设计中的基本单元。
每个v设计的系统都是由若干模块组成的。
A：模块在语言形式上是以关键词module开始，以关键词endmodule结束的一段程序。
B：模块的实际意义是代表硬件电路上的逻辑实体。
C：每个模块都实现特定的功能。
D：模块的描述方式有行为建模和结构建模之分。
E：模块之间是并行运行的。
F：模块是分层的，高层模块通过调用、连接低层模块的实例来实现复杂的功能。
G：各模块连接完成整个系统需要一个顶层模块（Top-module）。
无论多么复杂的系统，总能划分成多个小的功能模块。
因此系统的设计可以按照下面三个步骤进行：（1）把系统划分成模块；（2）规划各模块的接口；（3）对模块编程并连接各模块完成系统设计。
模块的结构是这样的：module <模块名>（<端口列表>）；<定义><模块条目>endmodule其中：【模块名】是模块唯一的标识符；【端口列表】是输入、输出和双向端口的列表，这些端口用来与其他模块进行连接。
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
8/ 9
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。
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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。
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。
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);
VerilogHDL简明教程：第4章表达式
本章讲述在Verilog HDL中编写表达式的基础。
表达式由操作数和操作符组成。
表达式可以在出现数值的任何地方使用。
4.1 操作数操作数可以是以下类型中的一种：1) 常数2) 参数3) 线网4) 寄存器5) 位选择6) 部分选择7) 存储器单元8) 函数调用4.1.1 常数前面的章节已讲述了如何书写常量。
下面是一些实例。
256,7 //非定长的十进制数。
4'b10_11, 8'h0A //定长的整型常量。
'b1, 'hFBA //非定长的整数常量。
90.00006 //实数型常量。
"BOND" //串常量；每个字符作为8位ASCII值存储。
表达式中的整数值可被解释为有符号数或无符号数。
如果表达式中是十进制整数，例如，12被解释为有符号数。
如果整数是基数型整数（定长或非定长），那么该整数作为无符号数对待。
下面举例说明。
12是01100的5位向量形式（有符号）-12是10100的5位向量形式（有符号）5'b01100是十进制数12（无符号）5'b10100是十进制数20（无符号）4'd12是十进制数12（无符号）更为重要的是对基数表示或非基数表示的负整数处理方式不同。
非基数表示形式的负整数作为有符号数处理，而基数表示形式的负整数值作为无符号数。
因此-44和-6'o54 （十进制的44等于八进制的54）在下例中处理不同。
integer Cone;. . .Cone = -44/4Cone = -6'o54/ 4;注意－44和－6'o54以相同的位模式求值；但是－44作为有符号数处理，而－6'o54作为无符号数处理。
因此第一个字符中Cone的值为－11，而在第二个赋值中Cone的值为1073741813。
4.1.2 参数前一章中已对参数作了介绍。
参数类似于常量，并且使用参数声明进行说明。
下面是参数说明实例。
VerilogHDL程序设计教程
Verilog HDL程序设计教程红色:做后有错。
粉红色:有疑问。
紫色:第二次仍有错。
绿色:文字错误第1章EDA技术综述 1.1引言1.摩尔定律1.2EDA的发展阶段1.阶段1.3设计方法与设计技术1.两种设计思路2.IP的含义3. IP核的分类。
4. SOC的含义1.4EDA的实现1.实现方法第2章EDA设计软件与设计流程 2.2EDA的设计流程1(FPGA的设计流程 2(综合的定义与类型。
3(仿真的类型第3章Verilog HDL设计初步(P18) 3.2完整的Verilog HDL设计1. 4位全加器的和4位计数器的程序。
2. 4位全加器的仿真程序(1.时间头文件 2.模块名(没有参数)3.参数规定(端口、延时、时钟)4.调用测试对象 5.设置参数(所有的输入端口都应初始化赋值)6.显示设置)。
3.3Verilog模块基本结构剖析 1.端口定义注意事项。
2.逻辑功能定义的几种方式第4章Verilog HDL语言要素(P32)4.1词法1.verilog中的四种基本逻辑状态4.2数据类型1.连线型(Net Type)的特点2.寄存器型(Register Type):定义、与连线型区别(赋值、保值)3.Parameter的使用格式4.3寄存器和存储器1.寄存器定义格式和标矢性2.存储器:定义、格式、位区选择方法4.3运算符1.等式与全等式的区别2.位拼接运算符第5章Verilog HDL行为语句(P45)5.2 Verilog HDL中的过程语句1.always过程语句格式。
2.initial过程语句格式。
5.3 块语句1.块语句。
2.用begin—end产生周期为10的个单位时间的方波.3.用fork—join产生周期为10的个单位时间的方波5.4赋值语句1.分类。
2.阻塞赋值和非阻塞赋值的区别5.5条件语句1.例5.11(模为60的BCD码加法计数器)2.case语句的三种表达形式5.6循环语句1.Verilog HDL中4种类型循环语句。
verilog hdl学习经典教程之一
4.2 Ve由模块构成的。每个模块的内容都 程序是由模块构成的。 程序是由模块构成的 嵌在module和endmodule两个关键字之间；每 两个关键字之间； 嵌在 和 两个关键字之间 个模块实现特定的功能。 个模块实现特定的功能。 每个模块首先要进行端口定义， 每个模块首先要进行端口定义，并说明输入和输出 ），然后对模块的功 口（input、output或inout），然后对模块的功 、 或 ）， 能进行定义。 能进行定义。 Verilog程序书写格式自由，一行可以写几个语句， 程序书写格式自由， 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。 一个语句也可以分多行写。 除了endmodule等少数语句外，每个语句的最后 等少数语句外， 除了 等少数语句外 必须有分号。 必须有分号。 程序作注释。 可用 /*……*/ 和 //……对Verilog程序作注释。 对 程序作注释
4.4 Verilog基本时序电路设计 基本时序电路设计
【例4.10】 带同步清0/同步置 （低电平有效）的D触发器 】 带同步清 同步置1（低电平有效） 触发器 同步置
module dff_syn(q,qn,d,clk,set,reset); input d,clk,set,reset; output reg q,qn; always @(posedge clk) begin if(~reset) begin q<=1'b0;qn<=1'b1;end //同步清 ，低电平有效 同步清0， 同步清 else if(~set) begin q<=1'b1;qn<=1'b0;end //同步置 ，低电平有效 同步置1， 同步置 else begin q<=d; qn<=~d; end end endmodule
VerilogHDL语言基础教材教学课件
1990年代，Verilog HDL成为IEEE标准，并不断发展完善。
新版本
随着数字电路设计的发展，Verilog HDL不断推出新版本，支持更高级的硬件描述和验证功能。
Verilog HDL的历史和发展
01
02
03
04
ASIC设计
在ASIC设计中，Verilog HDL用于描述数字电路的结构和行为。
FPGA设计
在FPGA设计中，Verilog HDL用于描述逻辑块、路由和IO接口等。
仿真验证
Verilog HDL还用于数字电路的仿真验证，通过模拟电路的行为来检测设计中的错误和缺陷。
学术研究
在数字电路和系统设计领域，Verilog HDL广泛应用于学术研究、教学和实验中。
Verilog HDL的应用领域
测试平台编写是指编写用于测试Verilog设计的测试平台代码。测试平台代码可以使用Verilog语言编写，并使用仿真测试平台进行测试和验证。
仿真测试平台
测试平台编写
仿真和测试平台
Verilog HDL设计实例
04
组合逻辑设计
总结词：组合逻辑设计是Verilog HDL中最基础的设计之一，主要用于实现逻辑函数。
02
数字系统设计涉及逻辑门、触发器、寄存器、组合逻辑、时序逻辑等基本数字逻辑单元的设计和组合，Verilog HDL语言能够方便地描述这些结构和行为。
03
数字系统广泛应用于计算机、通信、控制等领域，通过Verilog HDL语言可以实现高效、可靠的数字系统设计。
01
Verilog HDL的未来发展
发展趋势和挑战
THANKS
ASIC设计涉及逻辑设计、电路设计、物理实现等环节，Verilog HDL语言能够描述硬件结构和行为，为ASIC设计提供强大的支持。
Verilog简明教程
附录A Verilog 参考资料本附录叙述了书中所用到的Verilog 语法。
其目的在于为读者查阅参考资料提供方便，因此只提供了一些简明的描述，并附带一些例子。
附录A 中绝大多数的例子是符合原始的Verilog 1995标准的，同时也介绍了一些Verilog 2001标准[8]中最重要的语法。
建议读者先学习2.10节中的Verilog 入门。
本附录不是想编写成Verilog 语法大全。
尽管我们讨论了Verilog 语言中对逻辑电路综合有用的几乎所有的语法，但是并未叙述对电路仿真有用的许多语法。
虽然本附录中省略的语法，在本书中并没有一个例子需要用到，但我们仍建议想进一步学习Verilog 的读者，参阅本附录指定的参考资料[1~7]。
如何编写Verilog 代码新手编写Verilog 代码时往往采用类似编写计算机程序的方式，即在程序中包含许多变量和循环。
计算机辅助设计工具综合这样的代码，究竟能生成什么样的逻辑电路是很难确定的。
综合工具的任务是分析一段Verilog 代码，根据语法确定究竟用什么电路来实现这段代码。
考虑如下的代码：按照语句的顺序，考虑每条语句的含义，我们就能理解语义，仿真工具也是这样理解程序段的。
这段代码使得f 根据s 的值，被赋予w 0或者w 1。
综合工具通常会用多路器电路来实现这段代码。
一般来说，综合工具必须能根据代码识别出该代码段对应某种电路结构，例如上面的多路器。
从实际观点出发，只有当用户编写的程序符合大家共同使用的风格时，综合工具才能做到这一点。
因此，刚开始学习使用Verilog 设计的用户应该采用经验丰富的设计者建议的编码风格。
本书共包含有140多个Verilog 代码的范例，各自与不同类型的逻辑电路相对应。
在所有这些范例中，它们的代码非常容易地对应于描述的逻辑电路。
建议读者在编写程序时采用相同的编码风格。
好的方法是：“编写Verilog 代码时，就知道代码代表的是什么样的逻辑电路。
VerilogHDL教程
VerilogHDL教程verilog hdl教程一、Verilog HDL概述二、Verilog HDL语法1.模块定义和端口声明模块是Verilog HDL的基本单元，用于描述电路的结构和行为。
以下是一个简单的模块定义和端口声明的例子：module adderinput wire [3:0] a,input wire [3:0] b,output wire [3:0] sum//模块内部的逻辑和信号声明//...endmodule2.信号声明和赋值wire [3:0] a;reg [3:0] b;assign a = 4'b0110;b<=a;end3.组合逻辑和时序逻辑组合逻辑通过组合逻辑操作（如AND，OR，XOR等）来描述电路的行为。
时序逻辑通过时钟沿的触发条件来描述电路的行为。
以下是组合逻辑和时序逻辑的例子：//组合逻辑assign c = a & b;assign d = a ^ b;//时序逻辑if (reset) begine<=0;end else begine<=a+b;endend三、Verilog HDL用法1.模块实例化add4 adder_inst.a(a),.b(b),.sum(sum)2.仿真和验证Verilog HDL可以使用仿真工具进行仿真和验证。
常用的仿真工具包括ModelSim，Xilinx ISE和Cadence Incisive等。
仿真工具可以使用Verilog HDL代码来模拟和验证电路的功能和性能。
四、总结Verilog HDL是一种用于描述数字电路的硬件描述语言。
它提供了一种清晰，结构化的方式来描述电路的行为和结构。
通过模块化的设计和调试，Verilog HDL使设计人员能够更好地建模和分析复杂的电路。
它支持多种级别的抽象，如行为级，RTL级和门级，以满足不同层次的设计需求。
通过实例化已定义的模块和使用仿真工具，Verilog HDL可以方便地进行电路的仿真和验证。
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。
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。
Verilog,VHDL经典简明教程
input a,b; input[3:0] c,d; output z; output[3:0] sum; reg [3:0] sum; wire and_out; always @(c or d) begin sum = c + d; end endmodule
Verilog for RTL Coding
2011-11-3
清华大学微电子学研究所 张春
1/44
内容提要
面向综合的Verilog语法子集 面向测试的Verilog语法子集
2011-11-3
清华大学微电子学研究所 张春
2/44
IEEE HDL Standards
VHDL
– – – – IEEE Std 1076-1987 IEEE Std 1076-1993 IEEE Std 1076-2000 (VHDL-AMS) IEEE Std 1076-2002
2011-11-3
清华大学微电子学研究所 张春
15/44
几种操作的比较
位操作、 位操作、归约操作和逻辑操作
2011-11-3
清华大学微电子学研究所 张春
16/44
几种操作的比较
算术和关系操作
assign c = a + b ; assign bigger = a > b ; assign eq = ( a == b ) ;
7/44
数的表示方式
<size>‘<base><value>
– Size: 以bit为单位 为单位 – Base: b(二进制 二进制),o(八进制 八进制),d(十进制 十进制),h(16进制 进制) 二进制 八进制 十进制 进制 – Value:和进制相应的数值，x, z, ? (x,z不区分大小写 和进制相应的数值， 不区分大小写) 和进制相应的数值 不区分大小写
VerilogHDL基础语法入门
1) $dumpfile(“file.dump”); //打开记录数据变化的数据文件
2) $dumpvars();
//选择需要记录的变量
3) $dumpflush; //把记录在数据文件中的资料转送到硬盘保存
4) $dumpoff;
//停止记录数据变化
5) $dumpon;
//重新开始记录数据变化
模块的抽象
技术指标：
用文字表示 用算法表示 用高级行为的Verilog模块表示
RTL/功能级：
用可综合的Verilog模块表示
门级/结构级：
用实例引用的Verilog模块表示
版图布局/物理级：
用几何形状来表示
行为综合 综合前仿真
逻辑综合
综合后仿真 布局布线
第三部分.简单的 Verilog HDL 模块
转换为门级电路互连的电路结构（综合）。 ▪ 需要对已经转换为门级电路结构的逻辑
进行测试（门级电路仿真）。 ▪ 需要对布局布线后的电路结构进行测试。
（布局布线后仿真）。
模块的测试
激励和控 制信号
被测模块
输出响应 和验证
模块的测试
测试模块常见的形式：
module t; reg …; //被测模块输入/输出变量类型定义 wire…; //被测模块输入/输出变量类型定义 initial begin …; …; …; end … …//产生测试信号 always #delay begin …; end … …//产生测试信号
▪ 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入门教程
文档编号 资源类别： HDL语言
版本 1.0
密级
内部公开
共41页
Verilog HDL入门教程
(仅供内部使用)
拟制： 批准： 批准：
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日期： 日期： 日期：
2004.8.3 yyyy/mm/dd
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Verilog HDL 入门教程
日期 2004.8.3
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2.4.1 历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.4.2 能力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 Verilog HDL 建模概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.1 模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.1.1 简单事例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Verilog HDL讲义
第二章 Verilog HDL设计方法概述前言随着电子设计技术的飞速发展，专用集成电路(ASIC)和用户现场可编程门阵列（FPGA）的复杂度越来越高。
数字通信、工业自动化控制等领域所用的数字电路及系统其复杂程度也越来越高，特别是需要设计具有实时处理能力的信号处理专用集成电路，并把整个电子系统综合到一个芯片上。
设计并验证这样复杂的电路及系统已不再是简单的个人劳动，而需要综合许多专家的经验和知识才能够完成。
由于电路制造工艺技术进步非常迅速，电路设计能力赶不上技术的进步。
在数字逻辑设计领域，迫切需要一种共同的工业标准来统一对数字逻辑电路及系统的描述，这样就能把系统设计工作分解为逻辑设计（前端）和电路实现（后端）两个互相独立而又相关的部分。
由于逻辑设计的相对独立性就可以把专家们设计的各种常用数字逻辑电路和系统部件（如FFT算法、DCT算法部件）建成宏单元（Megcell)或软核（Soft-Core）库供设计者引用，以减少重复劳动，提高工作效率。
电路的实现则可借助于综合工具和布局布线工具（与具体工艺技术有关）来自动地完成。
VHDL和Verilog HDL这两种工业标准的产生顺应了历史的潮流，因而得到了迅速的发展。
作为跨世纪的中国大学生应该尽早掌握这种新的设计方法，使我国在复杂数字电路及系统的设计竞争中逐步缩小与美国等先进的工业发达国家的差距。
为我国下一个世纪的深亚微米百万门级的复杂数字逻辑电路及系统的设计培养一批技术骨干。
2.1.硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)硬件描述语言(HDL)是一种用形式化方法来描述数字电路和设计数字逻辑系统的语言。
它可以使数字逻辑电路设计者利用这种语言来描述自己的设计思想，然后利用电子设计自动化(在下面简称为EDA)工具进行仿真，再自动综合到门级电路，再用ASIC或FPGA实现其功能。
目前，这种称之为高层次设计(High-Level-Design)的方法已被广泛采用。
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中文版Verilog HDL简明教程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PLI，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Verilog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。
第1章简介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Verilog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。
历史Verilog HDL语言最初是于1983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1990年被推向公众领域。
Open Verilog International （OVI）是促进Verilog 发展的国际性组织。
1992年， OVI决定致力于推广Verilog OVI标准成为IEEE 标准。
这一努力最后获得成功，Verilog 语言于1995年成为IEEE标准，称为IEEE Std 1364－1995。
完整的标准在Verilog硬件描述语言参考手册中有详细描述。
主要能力下面列出的是Verilog硬件描述语言的主要能力：*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。
* Verilog HDL中有两类数据类型：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。
* 能够描述层次设计，可使用模块实例结构描述任何层次。
* 设计的规模可以是任意的；语言不对设计的规模（大小）施加任何限制。
* Verilog HDL不再是某些公司的专有语言而是IEEE标准。
* 人和机器都可阅读Verilog 语言，因此它可作为EDA的工具和设计者之间的交互语言。
* Verilog HDL语言的描述能力能够通过使用编程语言接口（PLI）机制进一步扩展。
PLI是允许外部函数访问Verilog 模块内信息、允许设计者与模拟器交互的例程集合。
* 设计能够在多个层次上加以描述，从开关级、门级、寄存器传送级（RTL）到算法级，包括进程和队列级。
* 能够使用内置开关级原语在开关级对设计完整建模。
* 同一语言可用于生成模拟激励和指定测试的验证约束条件，例如输入值的指定。
* Verilog HDL 能够监控模拟验证的执行，即模拟验证执行过程中设计的值能够被监控和显示。
这些值也能够用于与期望值比较，在不匹配的情况下，打印报告消息。
* 在行为级描述中，Verilog HDL不仅能够在RTL级上进行设计描述，而且能够在体系结构级描述及其算法级行为上进行设计描述。
* 能够使用门和模块实例化语句在结构级进行结构描述。
* Verilog HDL 的混合方式建模能力，即在一个设计中每个模块均可以在不同设计层次上建模。
* Verilog HDL 还具有内置逻辑函数，例如&（按位与）和|（按位或）。
* 对高级编程语言结构，例如条件语句、情况语句和循环语句，语言中都可以使用。
*可以显式地对并发和定时进行建模。
* 提供强有力的文件读写能力。
* 语言在特定情况下是非确定性的，即在不同的模拟器上模型可以产生不同的结果；例如，事件队列上的事件顺序在标准中没有定义。
习题1. Verilog HDL 是在哪一1992年首次被IEEE标准化的？2. Verilog HDL支持哪三种基本描述方式？行为描述、数据流，结构化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？Gateway Design Automation7. Verilog HDL中的两类主要数据类型什么？线网、寄存器8. UDP代表什么？用户定义原语9. 写出两个开关级基本门的名称。
Nmos。
pmos10. 写出两个基本逻辑门的名称。
And、or、nand第2章 HDL指南本章提供HDL语言的速成指南。
2.1 模块模块是Verilog 的基本描述单位，用于描述某个设计的功能或结构及其与其他模块通信的外部端口。
一个设计的结构可使用开关级原语、门级原语和用户定义的原语方式描述; 设计的数据流行为使用连续赋值语句进行描述; 时序行为使用过程结构描述。
一个模块可以在另一个模块中使用。
一个模块的基本语法如下：module module_name (port_list);Declarations:reg, wire, parameter,input, output, inout,function, task, . . .Statements:Initial statementAlways statementModule instantiationGate instantiationUDP instantiationContinuous assignmentendmodule说明部分用于定义不同的项，例如模块描述中使用的寄存器和参数。
语句定义设计的功能和结构。
说明部分和语句可以散布在模块中的任何地方；但是变量、寄存器、线网和参数等的说明部分必须在使用前出现。
为了使模块描述清晰和具有良好的可读性, 最好将所有的说明部分放在语句前。
本书中的所有实例都遵守这一规范。
以下为建模一个半加器电路的模块的简单实例。
module HalfAdder (A, B, Sum, Carry);input A, B;output Sum, Carry;assign #2 Sum = A ^ B;assign #5 Carry = A & B;endmodule模块的名字是HalfAdder。
模块有4个端口: 两个输入端口A和B，两个输出端口Sum和Carry。
由于没有定义端口的位数, 所有端口大小都为1位；同时, 由于没有各端口的数据类型说明, 这四个端口都是线网数据类型。
模块包含两条描述半加器数据流行为的连续赋值语句。
从这种意义上讲，这些语句在模块中出现的顺序无关紧要，这些语句是并发的。
每条语句的执行顺序依赖于发生在变量A和B上的事件。
在模块中，可用下述方式描述一个设计：1) 数据流方式;2)行为方式;3) 结构方式;4) 上述描述方式的混合。
下面几节通过实例讲述这些设计描述方式。
不过有必要首先对Verilog HDL的时延作简要介绍。
2.2 时延Verilog HDL模型中的所有时延都根据时间单位定义。
下面是带时延的连续赋值语句实例。
assign #2 Sum = A ^ B;#2指2个时间单位。
使用编译指令将时间单位与物理时间相关联。
这样的编译器指令需在模块描述前定义，如下所示:` timescale 1ns /100ps此语句说明时延时间单位为1ns并且时间精度为100ps (时间精度是指所有的时延必须被限定在0.1ns内)。
如果此编译器指令所在的模块包含上面的连续赋值语句, #2 代表2ns。
如果没有这样的编译器指令, Verilog HDL 模拟器会指定一个缺省时间单位。
IEEE Verilog HDL 标准中没有规定缺省时间单位。
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，某个值被指派给线网变量。
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。
`timescale 1ns/ 1nsmodule Decoder2x4 (A, B, EN, Z);input A, B, EN;output [ 0 :3] Z;wire Abar, Bbar;assign #1 Abar = ~ A; / / 语句1。