4 组合逻辑电路的Verilog HDL描述
VerilogHDL实验报告
VerilogHDL实验报告实验一Modelsim仿真软件的使用一、实验目的（1）熟悉Modelsim 软件（2）掌握Modelsim 软件的编译、仿真方法（3）熟练运用Modelsim 软件进行HDL 程序设计开发二、实验内容1、实验要求用Verilog HDL 程序实现一个异或门，Modelism仿真，观察效果。
2、步骤1、建立工程2、添加文件到工程3、编译文件4、查看编译后的设计单元5、将信号加入波形窗口6、运行仿真3、方法moduleyihuo (a,b,c);inputa,b;output c;assign c=a^b;endmodule测试程序：module t_yihuo;reg a,b; wire c;initial begin a=0; forever #20 a=~a; end initial begin b=0; forever #30 b=~b; endyihuou1(a,b,c);endmodule二、实验结果波形图：三、分析和心得通过这次的实验，我基本熟悉Modelsim软件，掌握了Modelsim软件的编译、仿真方法。
同时在编写程序的过程中，加深了我对课上所讲的HDL的语法的认识。
实验二简单组合电路设计一、实验目的（1）掌握基于Modelsim的数字电路设计方法（2）熟练掌握HDL 程序的不同实现方法二、实验内容1、实验要求设计一个三人表决器（高电平表示通过），实验内容如下：（1）三个人，一个主裁判，两个副裁判；（2）规则：只要主裁判同意，输出结果为通过；否则，按少数服从多数原则决定是否通过。
使用 Verilog HDL 程序实现上述实验内容，并使用modelsim 仿真。
2、方法module test(a,b,c,s);inputa,b,c;output s;assign s=c|(b&a);endmodulemodulet_test;rega,b,c;wire s;initialbegina=0;forever#10 a=~a;endinitialbeginb=0;forever #20 b=~b;endinitialbeginc=0;forever#40 c=~c;endtest u1(a,b,c,s);endmodule三、实验结果四、分析和心得通过本次实验，我掌握基于Modelsim的简单数字电路设计方法，且尝试了用不同方法实现功能，三人表决器可以通过testbench测试程序实现，也可以利用always模块实现，可见程序的设计思想是很重要的。
Verilog硬件描述语言(7)设计实例
[例5]. 3-8译码器设计实例（利用赋 值语句设计组合逻辑） module decoder(out,in); output [7:0] out; input [2:0] in; assign out = 1‘b1<<in;/**** 把最低位的1 左移 in（根据从in口输入的值）位，并 赋予out ****/ endmodule
多路器设计方案之三: module mux3( out, a, b, sel); output out; input a, b, sel; reg out; always @( a or b or sel ) begin if( sel ) out = a; else out = b; end endmodule
[例9]. 输出驱动器设计实例 三态输出驱动器设计方案之一: module trist1( out, in, enable); output out; input in, enable; assign out = enable? in: 'bz; endmodule
三态输出驱动器设计方案之二: module trist2( out, in, enable ); output out; input in, enable;
[例3].利用task和电平敏感的always块设 计比较后重组信号的组合逻辑. module sort4(ra,rb,rc,rd,a,b,c,d); parameter t=3; output [t:0] ra, rb, rc, rd; input [t:0] a, b, c, d; reg [t:0] ra, rb, rc, rd; always @(a or b or c or d) //用电平敏感的always块描述组合逻辑
verilog格式说明
verilog格式说明Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于描述和设计数字电路。
它是一种重要的工具，广泛用于电子系统级设计（ESL）和硬件验证。
以下是Verilog的格式说明：1. 模块声明：一个Verilog文件通常包含一个或多个模块。
模块定义以关键字module开头，后跟模块名称和端口列表。
例如：module my_module (input clk, input [7:0] data, output reg result);2. 端口声明：端口列表中定义了模块的输入和输出端口。
每个端口都有一个方向和一个数据类型。
关键字input表示输入端口，output表示输出端口。
例如：input clk; // 单个输入端口input [7:0] data; // 8位宽输入端口output reg result; // 单个输出端口（带有寄存器）3. 寄存器和连线声明：在模块中，可以使用寄存器和连线来保存和传输数据。
使用关键字reg声明寄存器变量，使用关键字wire声明连线。
例如：reg [3:0] count; // 4位寄存器变量wire [7:0] sum; // 8位宽连线4. 组合逻辑：Verilog可以描述组合逻辑电路，如AND、OR、NOT等门的逻辑运算。
例如：assign result = (data1 & data2) | data3; // 使用assign语句描述组合逻辑5. 时序逻辑：时序逻辑描述了基于时钟信号的电路行为。
使用关键字always和关键字posedge或negedge表示时钟上升沿或下降沿敏感的逻辑块。
例如：always @(posedge clk) // 在时钟上升沿触发的逻辑beginif (reset) // 重置信号count <= 0;elsecount <= count + 1; // 计数器递增end这些是Verilog中一些常见的格式说明。
Verilog HDL
Verilog HDL基本程序结构用Verilog HDL描述的电路设计就是该电路的Verilog HDL模型，也称为模块，是Verilog 的基本描述单位。
模块描述某个设计的功能或结构以及与其他模块通信的外部接口，一般来说一个文件就是一个模块，但并不绝对如此。
模块是并行运行的，通常需要一个高层模块通过调用其他模块的实例来定义一个封闭的系统，包括测试数据和硬件描述。
一个模块的基本架构如下：module module_name (port_list)//声明各种变量、信号reg //寄存器wire//线网parameter//参数input//输入信号output/输出信号inout//输入输出信号function//函数task//任务……//程序代码initial assignmentalways assignmentmodule assignmentgate assignmentUDP assignmentcontinous 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。
语句用于定义设计的功能和结构。
说明部分可以分散于模块的任何地方，但是变量、寄存器、线网和参数等的说明必须在使用前出现。
一般的模块结构如下：module <模块名> (<端口列表>)<定义><模块条目>endmodule其中，<定义>用来指定数据对象为寄存器型、存储器型、线型以及过程块。
<模块条目>可以是initial结构、always结构、连续赋值或模块实例。
下面给出一个简单的Verilog模块，实现了一个二选一选择器。
例2-1 二选一选择器（见图2-1）的Verilog实现图2-1 例2-1所示的二选一电路module muxtwo(out, a, b, s1);input a, b, s1;output out;reg out;always @ (s1 or a or b)if (!s1) out = a;else out = b;endmodule模块的名字是muxtwo，模块有４个端口：三个输入端口a、b和s1，一个输出端口out。
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-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“；”。
verilog组合逻辑电路
Verilog组合逻辑电路1. 引言Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字电路的行为和结构。
组合逻辑电路是其中一种常见的数字电路类型，它由一系列逻辑门组成，根据输入信号的值直接产生输出信号。
本文将介绍Verilog组合逻辑电路的基本概念、语法和设计方法。
我们将从简单的逻辑门开始讨论，并逐步深入到更复杂的组合逻辑电路设计。
2. Verilog基础知识在开始讨论Verilog组合逻辑电路之前，让我们先了解一些基础知识。
2.1 模块(Module)在Verilog中，模块是最基本的单元，用于封装特定功能的硬件模块。
每个模块由输入（input）、输出（output）和内部信号（wire）组成。
2.2 端口(Port)端口是模块与外部世界进行通信的接口。
在Verilog中，输入和输出端口通过关键字input和output定义。
2.3 连接符号在Verilog中，用于连接不同信号线之间的符号是冒号(:)。
例如，如果我们要将一个输入端口连接到一个输出端口，可以使用以下语法：output_port : input_port;2.4 逻辑门逻辑门是组合逻辑电路的基本组成部分，通过输入信号产生输出信号。
常见的逻辑门包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等。
2.5 布尔代数布尔代数是一种用于描述逻辑运算的数学系统。
它使用真（1）和假（0）表示逻辑值，并通过逻辑运算符进行操作，如与、或、非等。
3. Verilog组合逻辑电路设计现在让我们开始探讨Verilog组合逻辑电路的设计方法。
我们将从简单的逻辑门开始，并逐步深入到更复杂的设计。
3.1 与门(AND)与门是最基本的逻辑门之一，它的输出信号为输入信号的乘积。
以下是一个实现两个输入的与门的例子：module and_gate(input a,input b,output y);assign y = a & b;endmodule3.2 或门(OR)或门也是常见的逻辑门之一，它的输出信号为输入信号的和。
第5章组合逻辑、时序逻辑Verilog语言描述(已排)
5.1.1 组合逻辑电路的连续赋值实现
以2路选择器为例：
module mux2to1( a, b, sel, out); input a, b; input sel; output out; assign out = (sel) ? b:a;
endmodule
注意：
连续赋值语句的被赋值变量只能是线网wire型。
注意： 过程块描述的组合逻辑电路： 1. 被赋值变量只能是reg型； 2. 触发方式采用电平触发； 3. always@( )引导的敏感量要完整。
5
always过程块与连续赋值语句描述的组合逻辑电路效果相同 两种方法描述的2路选择器电路均相同， 综合工具根据Verilog代码综合自动生成的电路均为下图所示
4
5.1.2 组合逻辑电路的always过程块实现
仍然以2路选择器为例： module mux2to1( a, b, sel, out);
input a, b; input sel; output out; reg out； always @(sel or a or b)
out = (sel) ? b:a; endmodule
endmodule
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对应的CMOS工艺下D触发器的电路结构
. d
q
. . . clk
rst clk
d
T1
clk
q
T3
rst
clk clk
clk clk
T2
T4
.q
D触发器符号
clk
clk
D触发器电路图
说明：复位信号不受时钟信号clk的影响。 只要复位信号rst为高电平时，电路就复位，输出q为0。
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verilog 组合逻辑例子
verilog 组合逻辑例子Verilog组合逻辑例子Verilog是一种硬件描述语言，常用于数字逻辑综合和编写硬件模块。
组合逻辑是Verilog中的一种基本类型，用于描述没有存储功能，只有输入和输出之间逻辑关系的电路。
以下是一些Verilog组合逻辑例子及其详细讲解。
1. 逻辑门AND门module and_gate(input a,input b,output y);assign y = a && b;endmodule在这个例子中，我们定义了一个AND门的模块。
它有两个输入a 和b，一个输出y。
通过assign语句，我们将输出y赋值为输入a和b 的逻辑与结果。
OR门module or_gate(input a,input b,output y);assign y = a || b;endmodule这是一个OR门的例子。
和AND门类似，我们通过assign语句将输出y赋值为输入a和b的逻辑或结果。
2. 多路选择器module mux(input a,input b,input c,input d,input [1:0] sel,output y);assign y = (sel == 2'b00) ? a :(sel == 2'b01) ? b :(sel == 2'b10) ? c :d;endmodule这个例子演示了一个4路多路选择器。
它有4个输入a、b、c和d，一个2位选择信号sel，一个输出y。
根据选择信号的不同值，输出y将根据如下规则选择不同的输入信号：00选择a，01选择b，10选择c，11选择d。
3. 比较器module comparator(input [3:0] a,input [3:0] b,output eq,output gt,output lt);assign eq = (a == b);assign gt = (a > b);assign lt = (a < b);endmodule上面的例子展示了一个比较器。
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
Verilog HDL数字设计教程(贺敬凯)第4章
module multiplexer_N( X1,X2,X3,X4, sel,Y);
parameter N=8; //该参数定义了一个8位的4选1多 路选择器 input[N-1: 0] X1,X2,X3,X4;
第4章 Verilog HDL常用电路设计 input[1:0] sel;
output reg [N-1: 0] Y; always @(sel,X1,X2,X3,X4) case(sel) 2'b00: Y = X1;
output reg[N-1:0] out; always @(enable,input3,input2,input1,input0) begin
第4章 Verilog HDL常用电路设计
if(enable==2'b00) out=input3; else out='bz; if(enable==2'b01) out=input2; else out='bz;
endmodule
第4章 Verilog HDL常用电路设计 程序说明：
(1) 程序中定义了一个输入sel，一个输出Y，使用控制 信号sel来确定Y的输出。 (2) 由于本程序涉及求以2为底的对数计算，因此若修改 参数N，sel的位数就要手工做相应调整，这样才可实现任意 位数的译码器。
第4章 Verilog HDL常用电路设计
第4章 Verilog HDL常用电路设计
begin case(sel) 3'b000: result=X+Y; //加法 3'b001: result=X-Y; //减法 3'b010: result=X<<1; //左移1位 3'b011: result=X>>1; //右移1位 3'b100: result=X&Y; //相与 3'b101: result=X^Y; //异或 3'b110: result=~X; //求反 3'b111: result=X; //直通 endcase end endmodule
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语言的可综合性
V e r i l o g 语言的可综合性可综合的Verilog HDL 语句都是V e r i l o g H D L 标准( I E E E 1 3 6 4 ) 的一个子集，并且因所用工具不同而异。
在设计中不能采用不可综合的语句( 测试代码除外) 。
下面我们讨论一下大部分综合工具都支持的语句，具体到某种工具的特性还要查看说明文档。
对于数据类型、运算符、赋值语句、基本门级元件等的可综合性问题，因为都有固定的规定，这里就不多讨论了。
组合逻辑和时序逻辑的可综合性: 用a s s i g n 语句对w i r e 型变量进行赋值，综合后的结果是组合逻辑电路。
用a l w a y s @ ( 电平敏感变量表) ，即电平敏感的a l w a y s 块描述的电路综合后的结果是组合逻辑电路或电平敏感的锁存器，此时，a l w a y s 块内赋值语句左边的变量是r e g或i n t e g e r 型，块中要避免组合反馈回路，每次执行a l w a y s 块时，在生成组合逻辑的a l w a y s 块中被赋值的所有信号必须都在敏感电平列表中列出，否则在综合时将会为没有列出的信号隐含的产生一个透明的锁存器，这时综合后的电路已不是纯组合电路了。
用a l w a y s @( p o s e d g e c l o c k ) 或a l w a y s @ ( n e g e d g e c l o c k ) 块描述的电路综合为同步时序逻辑电路，设计同步时序逻辑电路的关键是建立描述该电路状态转移的可综合的有限状态机模型，在V e r i l o g H D L语言中最常用的描述同步时序状态机的结构是a l w a y s 和块内的c a s e . i f 语句，除了紧跟在a l w a y s 后的@( p o s e d g e c l o c k ) , @ ( n e g e d g e c l o c k ) 外，a l w a y s 块中不允许其他的@ ( e v e n t ) 语句，目前大多数综合工具不能综合V e r i l o g H D L描述的异步状态机，所以用V e r i l o g 设计的时序电路应该是同步时序电路。
FPGA习题集及参考答案讲解
）和（ ）。
按仿真电路描述级别的不同，HDL仿真器分为（ ）仿真、（ ）仿真、（ ）
系统仿真分为（ ）、（ ）和（ ）。
． 关于Verilog HDL中的数字，请找出以下数字中最大的一个：（ ）。
： 8′b1111_1110 B： 3′o276 C： 3′d170 D： 2′h3E
． 大规模可编程器件主要有FPGA、CPLD两类，下列对CPLD结构与工作原理的描述中，
）。
：CPLD是基于查找表结构的可编程逻辑器件；
． 下列EDA软件中，哪一个不具有逻辑综合功能：（ ）。
： ISE B： ModelSim C： Quartus II D：Synplify
． 下列标识符中，（ ）是不合法的标识符。
： State0 B： 9moon C： Not_Ack_0 D： signal@
描述测试信号的变化和测试工程的模块叫做（ ）。
现代电子系统设计领域中的EDA采用（ ）的设计方法。
有限状态机可分为（ ）状态机和（ ）状态机两类。
Verilog HDL中的端口类型有三类： （ ）、（ ）、输入/输出端口。
Verilog HDL常用两大数据类型： （ ）、（ ）。
：2 B： 3 C：4 D：5
． 设计输入完成之后，应立即对文件进行（ ）。
：编译 B：编辑 C：功能仿真 D：时序仿真
． VHDL是在（ ）年正式推出的。
：1983 B：1985 C：1987 D：1989
． Verilog HDL是在（ ）年正式推出的。
． 操作符是Verilog HDL预定义的函数命名，操作符是由（ ）字符组成的。
veriloghdl语法
veriloghdl语法Verilog HDL（硬件描述语言）是一种硬件描述和设计语言，用于描述和设计数字电路和系统。
以下是Verilog HDL的基本语法：1. 模块声明：module module_name (input declaration, output declaration, inout declaration);// 逻辑和/或数据声明// 逻辑和/或数据操作endmodule2. 输入和输出声明：input [width-1:0] input_name;output [width-1:0] output_name;3. 内部信号声明：reg [width-1:0] signal_name;wire [width-1:0] signal_name;4. 运算符：- 逻辑运算符： &&（与）、 ||（或）、 !（非）- 比较运算符： ==（等于）、 !=（不等于）、 <（小于）、 >（大于）- 算术运算符： +（加）、 -（减）、 *（乘）、 /（除）5. 过程块：always @(sensitivity_list)// 过程块中的语句6. 过程块敏感列表：- posedge clk：时钟的上升沿- negedge clk：时钟的下降沿- expression：表达式更新时7.条件语句：if (condition)// 如果条件为真执行的语句else if (condition)// 如果第一个条件不为真，检查第二个条件是否为真else// 如果以上条件均不为真执行的语句8. 选择语句：case (expression)value1: // 如果expression等于value1执行的语句value2: // 如果expression等于value2执行的语句default: // 如果expression不等于任何值执行的语句endcase9. 迭代语句：for (initialization; condition; increment)// 循环体内的语句以上是Verilog HDL的一些基本语法，可以用于描述和设计数字电路和系统。
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。
verilog时序逻辑和组合逻辑
verilog时序逻辑和组合逻辑摘要：1.Verilog 语言概述2.组合逻辑概念与描述3.时序逻辑概念与描述4.组合逻辑与时序逻辑的区别5.Verilog 中组合逻辑和时序逻辑的实例正文：一、Verilog 语言概述Verilog 是一种硬件描述语言，主要用于设计数字电路和系统。
它可以描述电路的结构、功能和时序，并可以进行仿真和综合。
在Verilog 中，我们可以使用不同的逻辑描述方式来实现组合逻辑和时序逻辑电路。
二、组合逻辑概念与描述组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。
组合逻辑不涉及对信号跳变沿的处理，无存储电路，也没有反馈电路。
通常可以通过真值表的形式表达出来。
在Verilog 中，我们可以使用wire 和reg 类型来描述组合逻辑电路。
wire 类型相当于实际的连接线，变量的值随时发生变化，用assign 连接。
reg 类型则是寄存器类型，在下一个触发机制到来之前保留原值，用always 描述。
三、时序逻辑概念与描述时序逻辑电路的特点是输出不仅取决于当前输入，还与电路原来的状态有关。
时序逻辑涉及对信号跳变沿的处理，通常包含存储电路和反馈电路。
时序逻辑电路的行为可以用状态转移方程或状态机描述。
在Verilog 中，我们可以使用always 块和状态机描述时序逻辑电路。
always 块用于描述时序逻辑中的行为，可以对信号进行赋值、存储和输出。
状态机则是一种更加直观的描述时序逻辑电路的方法，通过描述状态转移方程来实现。
四、组合逻辑与时序逻辑的区别组合逻辑和时序逻辑的主要区别在于对信号跳变沿的处理。
组合逻辑不涉及对信号跳变沿的处理，而时序逻辑需要对信号跳变沿进行处理。
此外，组合逻辑通常是并行执行的，而时序逻辑则涉及到时序执行。
五、Verilog 中组合逻辑和时序逻辑的实例在Verilog 中，我们可以通过编写不同的模块来实现组合逻辑和时序逻辑电路。
verilog语句和电路器件的对应
verilog语句和电路器件的对应Verilog语言是一种硬件描述语言（HDL），用于设计和模拟数字电路，这种语言强调模块化设计，可以模拟电路中的并行行为，还可以用于逻辑综合和测试。
在verilog 语言中，有一些关键字和语句与实际电路器件和组件相对应，下面将逐一介绍一些 verilog语句与电路器件的对应关系。
1. module语句与组合逻辑电路module语句是verilog中的关键字之一，用来定义一个模块，并且以此来描述一个逻辑电路。
模块定义包含输入、输出端口及组合逻辑电路连接这些端口的语句，模块的结构类似于集成电路中的模块设计，模块内部由组合逻辑电路组成。
组合逻辑电路用于执行算术、逻辑和关系运算。
其中有几个常用的组合逻辑电路如下：1.1 与门（AND）: 该器件有两个或多个输入和一个输出端口，当且仅当所有输入都为高电平时，输出才为高电平。
1.2 或门（OR）：该器件有两个或多个输入和一个输出端口，当且仅当至少一个输入为高电平时，输出才为高电平。
1.3 非门（NOT）：该器件有一个输入和一个输出端口，当输入为低电平时，输出为高电平，反之亦然。
2. assign语句与时序逻辑电路在verilog中，assign语句也具有对应的时序逻辑电路。
assign语句是一种连续赋值语句，用于将逻辑表达式的结果赋值给连续的变量、信号或端口。
时序逻辑电路用于描述具有状态的电路，例如时钟和触发器。
其中有几个常用的时序逻辑电路如下：2.1 触发器（Flip-Flop）：该器件具有一个时钟输入和一个数据输入，输出端口上的值在时钟边沿（上升沿或下降沿）上的输入数据发生变化时被更新。
2.2 计数器（Counter）：该器件可以在时钟边沿上增加其输出值，用于计数。
2.3 时钟（Clock）：该器件为逻辑电路中的特殊信号，与触发器相结合使用，用于为电路提供定时信号。
3. if-else语句与选择电路if-else语句用于根据条件选择执行代码块。
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下面用条件运算符描述了一个2选1的数据选择器。 //Dataflow description of 2-to-1-line multiplexer module mux2x1_df (A,B,SEL,L); input A,B,SEL; output L; assign L = SEL ? A : B; endmodule
CO AB D1
( A B )C i
S
CO
D2
≥1
Co
//Description of 4-bit full adder module _4bit_adder (S,C3,A,B,C_1); input [3:0] A,B; input C_1; output [3:0] S; output C3; wire C0,C1,C2; //内部进位信号 //Instantiate the fulladder fulladder FA0 (S[0],C0,A[0],B[0],C_1),
•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。
•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。 •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
2、数据流建模举例
数据流建模使用的基本语句是连续赋值语句assign ，该 语句用于对wire型变量进行赋值， 它由关键词assign开始，后面跟着由操作数和运算符组成的 逻辑表达式。 连续赋值语句的执行过程是：只要逻辑表达式右边变量 的逻辑值发生变化，则等式右边表达式的值会立即被计算 出来并赋给左边的变量。 2选1数据选择器的连续赋值描述是： wire A,B,SEL,L; //声明4个连线型变量 assign L=(A & ~SEL)|(B & SEL); //连续赋值 注意，在assign语句中，左边变量的数据类型必须是wire型。
A B Ci
//Description of 1-bit full adder module fulladder (S,CO,A,B,CI); input A,B,CI; output S,CO; wire S1,D1,D2; //内部节点信号 //Instantiate the halfadder halfadder HA1 (S1,D1,A,B); halfadder HA2 (S,D2,S1,CI); or g1(CO,D2,D1); endmodule AS1B A B Ci
in ctrl （a） out in ctrl out
（b） 图 4.6.3 三态门元件模型 （a）bufif1 （b）notif1
bufif1真值表
notif1真值表
bufif1 数 据 输 入 0 1 x z
控制输入 0 1 x 0 0/z z z z z 1 x x 1/z x x
z 0/z
1/z x x
4.6.1 组合逻辑电路的门级建模
门级建模:将逻辑电路图用HDL规定的文本语言表示出来。
三态门
元件符号 and or xor buf 功能说明 多输入端的与门 多输入端的或门
基本门级元件模型 多输出门
元件符号 nand nor xnor not 功能说明
多输入门
多输入端的与非门 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
notif1 控制输入 0 1 x z 0 z 1 1/z 1/z 数 1 z 0 0/z 0/z 据 x x 输 x z x x x 入 z z x
//Gate-level description of a 2to-4-line decoder 4、设计举例 module _2to4decoder 试用Verilog语言的门级 (A1,A0,E,Y); 元件描述2线-4线译码器. input A,B,E; 说明 output [3:0]Y; 部分 wire A1not,A0not,Enot; 1 E & Y0 not G1 (A1not,A1), G2 (A0not,A0), & Y1 G3 (Enot,E); 1 A0 功能 nand & Y2 描述 G4 (Y[0],A1not,A0not,Enot), 1 G5 (Y[1],A1not,A0,Enot), A1 & Y3 G6 (Y[2],A1,A0not,Enot), G7 (Y[3],A1,A0,Enot); endmodule
条件运算符 是三目运算符，运算时根据条件表达式的值选择表达式。 一般用法： condition_expr?expr1:expr2; 首先计算第一个操作数condition_expr的值，如果结果为逻辑1， 则选择第二个操作数expr1的值作为结果返回，结果为逻辑0， 选择第三个操作数expr2的值作为结果返回。
=1 &
S A B C=AB
//Gate-level hierarchical description of 4-bit adder // Description of half adder module halfadder (S,C,A,B); input A,B; output S,C; //Instantiate primitive gates xor (S,A,B); and (C,A,B); endmodule
多输入端的异或门 多输出端的缓冲器 控制信号高电平有效的三态缓冲 器 控制信号低电平有效的三态缓冲 器
bufif1
bufif0
notif1
notif0
end
Verilog 基本门级元件
and nand or nor xor n-input AND gate n-input NAND gate n-input OR gate n-input NOR gate n-input exclusive OR gate n-input exclusive NOR gate buf
算术运算符 （双目运算 符）
关系运算符 （双目运算符）
位运算符 （双目运算 符）
缩位运算符 （单目运算 符）
逻辑运算符
移位运算符 （双目运算 符）
位运算符与缩位运算的比较 A：4’b1010 、 B：4’b1111，
位运算
~A = 0101 A&B= ~B = 0000 1010 &A=1& 0&1&0=0 ~&A=1 &B=1
5、分层次的电路设计方法简介 分层次的电路设计:在电路设计中，将两个或多个模块组 合起来描述电路逻辑功能的设计方法。
设计方法：自顶向下和自底向上两种常用的设计方法 4位全加器的层次结构框图
4 位全加器
1 位全加器
1 位全加器
1 位全加器
1 位全加器
半加器
或门
. . . . . .
半加器
或门
A B
例2 用Verilog的门级元件进行 描述由三态门构成的2选1数据 选择器 。
B
L
A
SEL
//Gate-level description of a 2-to-1-line multiplexer module _2to1muxtri (A,B,SEL,L); input A,B,SEL; output L; tri L; bufif1 (L,B,SEL); bufif0 (L,A,SEL); endmodule
1、多输入门 只允许有一个输出，但可以有多个输入。
调用名
and A1（out，in1，in2，in3）； and真值表
and 0 0 0 0 0 0
nand真值表
X 0 x x x
输入1 1 0
1
z
0 x x x
nand
0
输 1 入 x
输入1 0 1 1 1 1 0
x 1 x
z 1 x
输 入
1
2
x z
Verilog HDL的运算符
类型 符号 + * / % ~ & | ^ ^~ 或 ~^ ! && || 功能说明 二进制加 二进制减 二进制乘 二进制除 求模 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 类型 符号 > < >= <= == != & ~& | ~| ^ ^~ 或 ~^ >> << 功能说明 大于 小于 大于或等于 小于或等于 等于 不等于 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
在连续赋值语句中，如果SEL＝1，则输出L＝A；否则L＝B。
数据流建模根据电路的逻辑功能进行描述，不必考虑电路的组成以及元件 之间的连接，是描述逻辑电路常用的一种方法。
4.6.3 组合逻辑电路的行为级建模 行为级建模就是描述数字逻辑电路的功能和算法。
一般使用always结构，后面跟着一系列过程赋值语句，
A|B= 1111
A^B= 0101
A~^B= 1010
缩位运算
|A=1 ~|B=0
^A=0 ^B=0
~^A=1 ~^B=1
位拼接运算符
作用是将两个或多个信号的某些位拼接起来成为一个新的操作数， 进行运算操作。 设A=1’b1，B=2’b10，C=2’b00 则{B,C}＝4’b1000 {A,B[1],C[0]}＝3’b110 {A,B,C,3’b101}=8’b11000101。 对同一个操作数的重复拼接还可以双重大括号构成的运算符{{}} 例如{4{A}}=4’b1111，{2{A},2{B},C}=8’b11101000。
not N1（out1，out2，…，in）；buf B1（out1，out2，…，in）；