Verilog HDL与FPGA数字系统设计ch05_FSM

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Verilog HDL数字集成电路设计方法概述

第1章 Verilog HDL数字集成电路设计方法概述
1.1 数字集成电路的发展和设计方法的演变 1.2 硬件描述语言 1.3 Verilog HDL的发展和国际标准 1.4 Verilog HDL和VHDL 1.5 Verilog HDL在数字集成电路设计中的优点 1.6 功能模块的可重用性 1.7 IP核和知识产权保护 1.8 Verilog HDL在数字集成电路设计流程中的作用本章小结
6
图1.1-2 数字集成电路设计方法的演变
集成电路的发展可分为三个主要阶段。20世纪70年代
(第一次变革时期)，是以加工制造为主导的IC(Integrated Circuit)产业发展的初级阶段，主流产品是简单微处理器
(Micro Processor Unit，MPU)、存储器以及标准通用逻辑
电路。这一时期，IC整合元件厂(Integrated Device Manufacturer，IDM)在IC市场中充当主要角色，设计只作为附属部门而存在。芯片设计和半导体工艺密切相关，设计主要以人工为主，计算机辅助设计(Computer Aided 7 Design, CAD)系统仅作为数据处理和图形编程之用。
20世纪80年代(第二次变革时期)是标准工艺加工线
(Foundry)公司与IC设计公司共同发展的阶段，主流产品是 MPU、微控制器(Micro Control Unit，MCU)及专用
IC(Application-Specific IC，ASIC)。这时，Foundry和IC设
计公司相结合的方式开始成为集成电路产业发展的新模式。这一时期，IC产业开始进入以客户为导向的阶段。首先，标准化功能的IC已难以满足整机客户对系统成本、可靠性等的要求；其次，由于小尺寸加工技术的进步，软件的硬 8 件化已成为可能，超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated，VLSI)开始成为主流芯片；

基于FPGA verilog HDL的FSM设计

基于FPGA verilog HDL的FSM设计
陈晓
【期刊名称】《福建电脑》
【年(卷),期】2017(033)003
【摘要】本文主要介绍了有限状态自动机的分类与比较及状态编码,采用verilog HDL分别进行了一段式状态机、两段式状态机、三段式状态机三种设计.
【总页数】2页(P130-131)
【作者】陈晓
【作者单位】广东工商职业学院广东肇庆 526040
【正文语种】中文
【相关文献】
1.用Verilog HDL实现基于FPGA的通用分频器的设计 [J], 罗浩;许艳;仲佳嘉
2.基于FPGA的verilog HDL语言设计优化 [J], 王春旭;周晓平;王黎黎
3.基于Verilog HDL的高速可综合FSM设计 [J], 王鹏;郭忠文
4.基于Verilog HDL的FPGA数字系统设计优化 [J], 李桂林;苗长新
5.基于Verilog HDL语言的FPGA设计 [J], 彭保;范婷婷;马建国
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用Verilog+HDL进行FPGA设计的一些基本方法

Ｄｏｕｔ＜＝Ｄｏｕｔ＋１；
ｅｎｄ
ｅｎｄｍｏｄｕｌｅ
ｆ２—２）一个简单的８位计数器电路描述
用ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ描述时序逻辑电路时需要注意以下两点：
１）在用ａｌｗａｙｓ语句描述时序逻辑电路时，只可能出现如下
三种形式：
ａ）ａｌｗａｙｓ＠（ｐｏｓｅｄｇｅＣｌｋ）：不包含任何异步复位信号．但可
能包含同步复位信号。
３）注意仿真与综合的一致性。在ＦＰＧＡ设计中，对ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ程序进行的仿真称为功能仿真．功能仿真正确后的程序才可以拿来进行综合。在整个设计过程中，必须保证综合前后电路功能不变。要做到这一点，前提条件就是我们在书写ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＤ程序时必须遵循一定的规则。
２基本逻辑电路设计
２．１组合逻辑电路设计。组合逻辑电路是数字系统中的一种最基本的电路类型。这种电路的特点就是任意时刻的输出仅仅处决与该时刻的输入，与电路原来的状态无关。在ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ中，可以使用三种方法来生成组合逻辑电路：使用连续赋值语句，使用不带时钟触发的
ｉｆｆＤａｔａｌｎ＝＝ｑＤｌＹ３＝０；ｅｌｓｅＹ３＝１：
ห้องสมุดไป่ตู้
ｅｎｄｍｏｄｕｌｅ
（２－一１）一个简单的组合逻辑描述用ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ描述组合逻辑电路时需要注意如下几点：１）连续赋值语句和函数描述的电路只能是组合逻辑电路。
２）在使用用ａｌｗａｙｓ语句时，所有被读取的变量都必须出现在ａｌｗａｙｓ语句的敏感信号列表中．否则会导致仿真与综合的不一致。
≮穆国自控弼邮局订阅号：８２．９４６１２０元／年一９３—
圈豳圈圜图豳堕圃豳豳蛋
《微计算机信息＞（测控自动化）２００４年第２０卷第６期
ＦＰＧＡ与ＣＰＬＤ相比。最大的一个特点就是它的寄存器相当丰富，因此．更加适合设计时序逻辑电路。实际上，由于ＦＰＧＡ内部延迟的不确定．用ＦＰＧＡ描述的电路大多是时序逻辑电路。

Verilog HDL数字设计实训教程第1章 Verilog HDL数字设计实训基础

图1-2 按键电路连接图和管脚对应图
1.1 实训平台
4个LED灯:
图1-3 LED电路连接图和管脚对应图
1.1 实训平台
2个数码管:
图1-4 数码管电路连接图和管脚对应图
1块液晶:
1.1 实训平台
图1-5 液晶电路连接图和管脚对应图
1个UART:
1.1 实训平台
图1-6 UART电路连接图和管脚对应图
if(p==N-1) begin p=0; clk_p=~clk_p; end else p=p+1; end always @(negedge clk) begin
if(q==N-1) q=0; else q=q+1;
if(p==(N-1)/2) clk_q=~clk_q; end assign clk_N=clk_p^clk_q; endmodule
图1-39 设置USB硬件端口
QuartusII设计流程
5．引脚锁定和硬件验证
图1-40 下载界面
QuartusII设计流程
5．引脚锁定和硬件验证
图1-41 选择下载文件
QuartusII设计流程
5．引脚锁定和硬件验证
图1-42 led灯闪烁的效果
1.3 分频器设计
分频器电路是非常有用的一种电路，分频的方法很多，最常见的是利用加法计数器对时钟信号进行分频。
begin if(p==N/2-1) begin p=0; clk_N=~clk_N; end else p=p+1;
end endmodule
图1-44 任意偶数分频仿真波形
1.3 分频器设计
【例1-5】可设置参数的任意整数分频器：占空比可变。 module divf_parameter(rst,clk,en,clkout); input rst,clk,en; output clkout; integer temp; //最大值为2的32次方 parameter N=7,M=3; //N为分频系数,M/N为占空比 always @(posedge clk)

数字系统设计与Verilog HDL

数字系统设计与Verilog HDL（复习）EDA（Electronic Design Automation）就是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，以PLD器件或者ASIC专用集成电路为目标器件设计实现电路系统的一种技术。

1．电子CAD（Computer Aided Design）2．电子CAE（Computer Aided Engineering）3．EDA（Electronic Design Automation）EDA技术及其发展p2EDA技术的应用范畴1.3 数字系统设计的流程基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程1. 原理图输入(Schematic diagrams )2、硬件描述语言 (HDL文本输入)设计输入硬件描述语言与软件编程语言有本质的区别综合（Synthesis）将较高层次的设计描述自动转化为较低层次描述的过程◆行为综合：从算法表示、行为描述转换到寄存器传输级（RTL）◆逻辑综合：RTL级描述转换到逻辑门级（包括触发器）◆版图综合或结构综合：从逻辑门表示转换到版图表示，或转换到PLD器件的配置网表表示综合器是能自动实现上述转换的软件工具，是能将原理图或HDL语言描述的电路功能转化为具体电路网表的工具适配适配器也称为结构综合器，它的功能是将由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器件中，并产生最终的可下载文件对CPLD器件而言，产生熔丝图文件，即JEDEC文件；对FPGA器件则产生Bitstream 位流数据文件p8仿真（Simulation）功能仿真（Function Simulation）时序仿真（Timing Simulation）仿真是对所设计电路的功能的验证p9编程（Program）把适配后生成的编程文件装入到PLD器件中的过程，或称为下载。

通常将对基于EEPROM工艺的非易失结构PLD器件的下载称为编程（Program），将基于SRAM 工艺结构的PLD器件的下载称为配置（Configure）。

EDA技术及应用—基于FPGA的电子系统设计：基于Verilog hdl的数字电路设计

10100
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15
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8421BC 余三码 D码
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4位格雷码
0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
4'b0011:a_to_g=7'b1111001; //显示3
4'b0100:a_to_g=7'b0110011; //显示4
4'b0101:a_to_g=7'b1011011; //显示5
4'b0110:a_to_g=7'b1011111; //显示6
4'b0111:a_to_g=7'b1110000; //显示7
4: y= {d[2:0],d[3]}; // rol
5: y= {d[3],d[3:1]}; // asr
6: y= {d[1:0],d[3:2]}; // ror2
7: y= d;
// noshift
default: y = d;
图6-2 基本门电路仿真结果
综合结果如图6-3所示。
图6-3 基本门电路综合结果
2、三态逻辑电路

VerilogHDL数字系统设计技巧精品PPT课件

module clk ( o_clk, i_clk, rst_n );
output o_clk； input i_clk； input rst_n； parameter N = N_even; // 设置偶数倍分频 parameter M = ?; // M="N/2-1" // bit_of_N: N_even的二进制位宽 reg [(bit_of_N - 1):0] cnt; // 计数器单元 reg o_clk；
cnt <= cnt + 1'b1; end end
恰恰分频：任意整数和小数分频的Verilog实现
// 生成上升沿时钟 // 0~(N/2-1) ↑ -> 1; (N/2)~(N-1) ↑ -> 0 always @ (posedge i_clk, negedge rst_n) begin
if (!rst_n) o_clk <= 0;
偶数分频器的实现非常简单，通过计数器计数就完全可以实现。如进行N倍偶数分频，就可以通过由待分频的时钟触发计数器计数。当计数器从0计数到N/2-1时，输出时钟进行翻转，并给计数器一个复位信号，以使下一个时钟从零开始计数。以此循环，就可以实现任意的偶数分频。
恰恰分频：任意整数和小数分频的Verilog实现
恰恰分频：任意整数和小数分频的Verilog实现
always@(negedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin cnt2<=0; end else if(cnt2==2'b10) begin cnt2<=0; end else begin cnt2<=cnt2+1; end end

Verilog HDL 数字系统设计及实践第5章_时序逻辑建模_

5.1 时序逻辑建模概述
时序逻辑电路，是指在Verilog HDL所描述的电路中，包含一个或多个存储单元。这些存储单元可以是边沿触发的寄存器，或者是电平触发的锁存器。由于引入了存储单元，时序逻辑电路具有“记忆”功能，可以记录当前时刻之前的输入激励情况以及电路状态。因此，与组合逻辑不同的是，时序逻辑的输出同时取决于当前时刻和以前时刻的输入。
5.4 存储器的设计与建模
// example_5_6: A simple level-sensitive RAM model // 变量mem描述了一个电平触发的RAM模型，即一个锁存器组。 module ram_latch ( input i_we, input [6:0] i_addr, input [15:0] i_dat, output [15:0] o_dat ); // 用数组定义一个16x128的存储器。 reg [15:0] mem [127:0]; always @ (i_we or i_dat) if (i_we) mem[i_addr] <= i_dat; assign o_dat = mem[i_addr]; endmodule
5.2 寄存器和锁存器的设计
always @ (i_din or i_en) if (i_en) o_dout <= i_din; // 没有与'if'语句对应的'else'语句，生成锁存器，否则生成组合逻辑。 endmodule
latch i_din D EN i_ en
图5.4 example_5_3代码所示电路
d3
D
R2
Q
d4
全局时钟 clk
图5.5 同步互连方法
5.5.1利用同步时序逻辑消除冒险

数字系统设计与VerilogHDL课程设计

数字系统设计与VerilogHDL课程设计一、课程设计背景数字系统设计和VerilogHDL是计算机科学与技术专业中比较重要的课程之一。

在该课程中，学生将学习到数字系统的设计和实现过程，以及VerilogHDL语言的应用和编写。

本课程设计旨在让学生通过实践，巩固并深化所学知识，提高其实际运用能力，并帮助学生更好地理解数字系统设计和VerilogHDL的重要性。

二、课程设计目标与要求1. 课程设计目标本课程设计主要目标是让学生了解数字系统设计和VerilogHDL的工作原理和实现方法，并通过实践进行巩固，提高学生的动手能力，为日后从事该领域的工作做好充分的准备。

2. 课程设计要求本课程设计要求学生能够在充分理解了数字系统设计和VerilogHDL的基本原理和方法后，进行硬件电路图、程序代码的设计和仿真。

同时，学生需要自主完成以下任务：1.学习数字系统设计和VerilogHDL的基本知识。

2.设计并仿真一个简单的多功能数字系统，包括至少一个输入和一个输出设备，以及多个存储器（SRAM、DRAM、ROM等都可以）。

3.使用VerilogHDL语言设计实现一个几位数的计算器。

4.完成个人或小组课程设计报告，包括设计过程中的心得、体会等内容。

三、课程设计流程1. 学习数字系统设计和VerilogHDL的基本知识数字系统设计和VerilogHDL的基本知识包括数字系统的基本概念、数字信号处理、电路设计和VerilogHDL的基本语法和程序设计方法等。

学生可以通过阅读相关教材和参考资料来学习这些知识。

2. 设计多功能数字系统在完成学习后，学生可以开始设计自己的多功能数字系统。

该系统应该包括输入、输出、存储器等组件，并应该考虑到系统的稳定性、处理速度、数据存储和传输等方面的问题。

设计的过程中还需注意电路连接、时序控制、设计优化等方面，确保数字系统的高效功能和性能。

3. 设计计算器在完成多功能数字系统的设计后，学生可以进一步使用VerilogHDL语言，编写程序设计一个几位数的计算器。

fpga数字电路设计与verilog hdl编程

fpga数字电路设计与verilog hdl编程FPGA（现场可编程逻辑门阵列）数字电路设计是一种高度灵活的硬件设计方法，它允许工程师在芯片上实现复杂的数字逻辑电路。

Verilog HDL（硬件描述语言）编程是一种用于描述数字电路行为和结构的语言，它可以用于编写FPGA数字电路的设计。

FPGA数字电路设计与Verilog HDL编程的主要步骤如下：1. 设计需求分析：首先，明确设计的目标和功能需求，例如实现特定的逻辑功能、控制算法等。

2. 设计输入：将需求转换为数字电路逻辑，可以使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）编写。

编写过程中，需要遵循一定的编程规范，如模块化设计、良好注释等。

3. 逻辑仿真：在设计完成后，需要对电路进行逻辑仿真，以验证其功能是否正确。

仿真工具可以将Verilog代码转换为数字电路，并模拟其实际运行情况。

通过观察仿真结果，可以发现并修复设计中的问题。

4. 综合：将编写好的Verilog代码综合为具体的FPGA芯片配置文件。

综合工具会将逻辑电路优化，以便在FPGA上实现。

这一步骤会生成硬件描述文件，包括布局、布线信息等。

5. 下载与测试：将生成的FPGA配置文件下载到目标FPGA芯片上，并进行实际测试。

测试过程中，可以通过观察输出结果、与预期结果对比等方式，验证设计功能的正确性。

6. 优化与迭代：根据测试结果，对设计进行优化。

这可能包括修改Verilog代码、调整布局布线等。

经过多次迭代，直至达到满意的性能。

7. 交付与生产：完成设计验证后，可以将优化后的FPGA设计交付给生产环节，用于实际应用。

总之，FPGA数字电路设计与Verilog HDL编程是一种灵活且高效的设计方法。

通过编写Verilog代码，可以实现复杂的数字逻辑电路，并在FPGA芯片上实时运行。

在设计过程中，需要关注编程规范、逻辑仿真、综合与优化等方面，以保证电路功能的正确性和性能。

Verilog HDL 数字系统设计及实践第1章 Verilog层次化设计

1.3 Testbench的概念
// 添加激励 initial begin #0 A = 4'b0000; // 激励信号i_A初始值0 B = 4'b0000; // 激励信号i_B初始值0 Cin = 1'b0; // 激励信号i_Cin初始值0 #20 A = 4'b1111; // 20ns后，i_A值变为15 #20 B = 4'b0001; // 20ns后，i_B值变为1 #20 A = 4'b1110; // 20ns后，i_A值变为14 #20 Cin = 1'b1; // 20ns后，i_Cin值变为1 #10 $finish; // 结束仿真 end // 调用系统函数$monitor, 监视列表中的参数变化并显示 initial $monitor($time, " A:%d B:%d Cin:%d , sum:%d , carry:%d ", A, B, Cin, S, Cout); endmodule
o_S
o_S[3]
o_Cout
图1.1 四位全加器结构图
1.2 模块和端口
module exap (A,B,C); input A,B; output C; …… //逻辑功能描述 endmodule
A
exap
B
C
图1.2 模块和端口一个模块的代码主要由下面几个部分构成：模块名定义、端口描述和内部功能逻辑描述。一个模块通常就是一个电路单元器件
1.3 Testbench的概念
tb_fadder i_A i_B i_Cin i_A o_S i_B i_Cin fadder_4 o_Cout $monitor 显示
图1.6 tb_fadder结构

veriloghdl课程设计

veriloghdl课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Verilog HDL的基本语法和结构，掌握数字电路设计的基本原理；2. 学会使用Verilog HDL进行简单的数字电路设计和仿真；3. 掌握Verilog HDL中的模块化设计方法，能够阅读和分析中等难度的Verilog代码；4. 了解FPGA的基本原理，能够将Verilog HDL代码在FPGA开发板上实现硬件编程。

技能目标：1. 能够运用Verilog HDL编写基本的组合逻辑和时序逻辑电路；2. 独立完成简单的数字信号处理系统的设计、仿真和硬件测试；3. 掌握使用Verilog HDL进行代码调试和优化的基本技巧；4. 培养学生的团队合作能力和问题解决能力，能够在项目中进行有效的沟通与协作。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路设计的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨、细致的学习态度，树立良好的工程伦理观念；3. 增强学生的国家意识，认识到我国在集成电路领域的发展现状和重要性，激发学生的爱国情怀；4. 引导学生树立正确的价值观，认识到科技进步对国家和社会发展的贡献。

本课程针对高年级学生，以项目为导向，注重理论与实践相结合。

在教学过程中，教师需关注学生的学习特点，充分调动学生的主观能动性，培养学生的实际操作能力和创新能力。

课程目标旨在使学生能够掌握Verilog HDL的基本知识和技能，为今后在集成电路设计和开发领域的发展奠定基础。

通过本课程的学习，学生将能够独立完成数字电路的设计和实现，为我国集成电路产业的发展贡献自己的力量。

二、教学内容1. Verilog HDL基础语法：包括数据类型、运算符、赋值语句、控制结构等，对应教材第一章内容；2. 数字电路设计原理：介绍组合逻辑电路和时序逻辑电路设计方法，对应教材第二章内容；3. Verilog HDL模块化设计：学习模块定义、端口声明、模块调用等，对应教材第三章内容；4. 常用数字电路设计实例：分析并实践触发器、计数器、状态机等设计，对应教材第四章内容；5. 仿真与调试技巧：掌握ModelSim仿真工具的使用，学习代码调试和优化方法，对应教材第五章内容；6. FPGA硬件编程：了解FPGA基本原理，学习将Verilog HDL代码烧写到FPGA开发板，对应教材第六章内容；7. 项目实践：分组进行项目设计，包括数字信号处理系统、通信系统等，综合运用所学知识，对应教材第七章内容。

Verilog数字系统设计与FPGA应用教学设计

Verilog数字系统设计与FPGA应用教学设计前言随着FPGA技术的普及，数字电路的设计及仿真已经越来越受到了广泛的关注。

本文将介绍基于Verilog数字系统设计的重要性以及在FPGA应用实践中的教学设计。

Verilog数字系统设计的重要性数字系统设计是现代电子技术的基础，涉及到数字信号的处理、加工等方面。

随着数据量的不断增加，传统的数字系统设计方法已经不能满足现代复杂电路的需求，因此人们开始采用计算机辅助设计工具进行数字系统设计。

Verilog是一种硬件描述语言(HDL)，可以描述数字系统中逻辑电路的行为，实现数字系统的设计与仿真。

通过Verilog进行数字系统设计可以增加设计效率，提高设计的精度与可行性。

采用FPGA技术进行数字系统设计FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写，即可以按照用户的需求编程的可编程逻辑器件。

FPGA在数字系统设计上有很多优势：•灵活可扩展：FPGA本质上是可编程的硬件，可以在设计过程中随时更改代码，使得设计更具有灵活性与可扩展性。

•低功耗：基于FPGA的电路运行时，只有开启的部分电路断路，电路的功耗很低。

因此，使用FPGA进行数字系统设计具有很大的优势，也受到越来越多的应用。

FPGA被广泛应用于网络交换、嵌入式系统、工业控制等领域。

FPGA应用在数字系统设计教学的设计思路FPGA作为一种具有很高实践性的硬件，其在教学中的应用也是越来越普及。

FPGA教学中，教师首先应当把握好数字系统设计与Verilog的基本概念，并且能够熟练地运用FPGA实现数字系统设计。

在FPGA应用的数字系统设计教学中，我们可以结合FPGA的硬件设计思路，采用以下教学设计思路：1. 硬件描述语言的学习在数字系统设计教学中，专业学生首先需要了解Verilog硬件描述语言的基础知识，包括数字系统设计中的基本元件、简介设计、Verilog语言的语法规则、以及对应的数字电路模型等。

Verilog HDL语言在FPGACPLD开发中的应用

Verilog HDL语言在FPGA/CPLD开发中的应用摘要：通过设计实例详细介绍了用Verilog HDL语言开发FPGA/CPLD的方法，并通过与其他各种输入方式的比较，显示出使用Verilog HDL语言的优越性。

关键词: Verilog HDL；FPGA/CPLD；EDA1 引言近30年来，由于微电子学和计算机科学的迅速发展，给EDA(电子设计自动化)行业带来了巨大的变化。

特别是进入20世纪90年代后，电子系统已经从电路板级系统集成发展成为包括ASIC、FPGA和嵌入系统的多种模式。

可以说EDA产业已经成为电子信息类产品的支柱产业。

EDA之所以能蓬勃发展的关键因素之一就是采用了硬件描述语言(HDL)描述电路系统。

就FPGA和CPLD开发而言，比较流行的HDL 主要有Verilog HDL、VHDL、ABEL-HDL和 AHDL 等，其中VHDL和Verilog HDL因适合标准化的发展方向而最终成为IEEE标准。

但与VHDL相比，Verilog HDL有个最大的优点：它是一种非常容易掌握的硬件描述语言，只要有C语言的编程基础，一般经过2～3个月的认真学习和实际操作就能掌握这种设计技术。

并且完成同一功能Verilog HDL的程序条数一般仅为VHDL的1/3。

而VHDL设计技术则不很直观，需要有EDA编程基础，通常需要有多余半年的专业培训才能掌握这们技术。

可见，用Verilog HDL语言有更高的优越性。

2 设计实例通常设计数字电路大都采用自顶向下将系统按功能逐层分割的层次化设计方法，这比传统自下向上的EDA设计方法有更明显的优势(当时的主要设计文件是电路图)。

因为由自顶向下的设计过程可以看出，从总体行为设计开始到最终逻辑综合，形成网络表为止。

每一步都要进行仿真检查，这样有利于尽早发现系统设计中存在的问题，从而可以大大缩短系统硬件的设计周期。

这也是HDL语言设计系统硬件的最突出的优点之一。

Verilog数字系统设计与FPGA应用课程设计

Verilog数字系统设计与FPGA应用课程设计一、简介本篇文档主要是为了介绍Verilog数字系统设计与FPGA应用课程设计。

本课程的大致内容是Verilog HDL语言的学习与应用，数字逻辑电路的设计与原理，以及FPGA芯片的应用与开发，帮助学习者掌握数字电路设计的原理与方法，同时也具备开发FPGA应用程序的能力。

二、课程设计本课程设计主要采用Verilog HDL语言进行数字电路设计，并通过FPGA芯片实现所设计的电路。

具体操作步骤如下：1. 环境搭建在进行Verilog数字系统设计与FPGA应用课程设计之前，首先需要搭建相应的开发环境。

常见的开发平台有Xilinx ISE、Vivado和Altera Quartus等。

其中，Xilinx ISE是早期的FPGA设计软件，操作界面相对简单，功能也较为齐全。

Vivado是新一代的Xilinx FPGA设计软件，界面更加美观，功能也更加强大。

Altera Quartus则是Altera公司的FPGA设计软件。

此处以Vivado为例，介绍环境搭建的具体流程：•下载并安装Vivado软件•安装Vivado License•配置板卡文件2. 数字电路设计在完成环境搭建之后，可以开始进行数字电路设计了。

数字电路设计的过程包括电路原理图绘制、逻辑门的选择与布局、电路仿真测试等。

这些步骤需要灵活运用课程学习成果，完成数字电路的设计。

数字电路设计的一般步骤如下：•确定电路的输入输出要求•绘制电路原理图•选择逻辑门及其编号，并确定布局位置•进行布线连接•进行仿真测试•修正修改数字电路设计是本课程设计的重点，需要通过课程学习的知识和实践进行设计，同时可以借助各种在线教程进行参考。

3. Verilog语言编程Verilog是一种数字系统设计语言，本课程设计中需要学习该语言的基本语法和应用。

在数字电路设计中，我们可以通过Verilog语言进行硬件描述，然后使用Vivado等软件进行综合与仿真。

Verilog-HDL高级数字设计实验报告--_俄罗斯方块_FPGA实现

Verilog HDL高级数字设计实验报告题目：“俄罗斯方块”FPGA实现实验目的通过此次项目，完成以下目的：1）熟悉Xilinx FPGA的架构及开发流程2）设计一个功能完整的系统，掌握FSM + Datapath的设计方法。

实验内容1.项目介绍本项目主要在FPGA上实现了一个经典小游戏“俄罗斯方块”。

本项目基本解决方案是，使用Xilinx Zynq系列开发板ZedBoard作为平台，实现主控模块，通过VGA接口来控制屏幕进行显示。

2.系统框架整个系统由四部分组成，按键输入处理模块、控制模块、数据路径模块以及VGA显示接口模块。

整个系统的结构如下图所示：图1：系统框图下面分别对四个模块进行介绍：1）按键输入处理模块按键处理模块的主要功能是对输入系统的up，down，left，right四个控制信号进行消抖处理，并对其进行上升沿检测。

消抖模块采用上课所提出的结构，采用了一个4位的移位寄存器，先将输入信号延迟4个时钟周期，再对其以一个较低的时钟频率进行采用。

消抖模块的结构如下图所示：图2：消抖模块结构示意图为了简化控制系统，在本系统的设计过程中，不考虑长时间按键产生连按效果。

因而，需要对按键进行上升沿检测。

上升沿检测的基本实现方案是加入一组寄存器，对前一个的按键信号进行暂存，将暂存的值与当前值进行比较，当上一个值为0而当前值为1时，即认为其检测到了一个上升沿。

2）控制模块控制模块采用FSM的方式进行控制。

在控制模块中，定义了10个状态：S_idle：上电复位后进入的空状态，当start信号为1时进入S_new状态S_new：用于产生新的俄罗斯方块。

S_hold：保持状态。

在这个状态中进行计时，当时间到达一定间隔时，转到S_down 状态；或者等待输入信号（up，down，left，right）时，转到S_down（按键为down）或者S_move（up，left，right）状态。

S_down：判断当前俄罗斯块能否下移一格。

FPGA设计基础及VerilogHDL语言介绍

FPGA设计基础及VerilogHDL语言介绍
显示驱动技术实验
FPGA实验板
FPGA设计基础及VerilogHDL语言介绍
显示驱动技术实验
课程安排
第1章：A/D与D/A
第2章：FPGA设计基础（Quartus II软件介绍）第3章：Verilog HDL语言介绍第4章：基于FPGA的数码管显示第5章：基于FPGA的液晶显示
第6章：基于FPGA的大LED点阵
第7章：基于FPGA的VGA显示
FPGA设计基础及VerilogHDL语言介绍
显示驱动技术实验
本次实验内容
1.分频器的代码实现和仿真；加分题：十分之一分频器代码实现和仿真； 2.与，或，非逻辑的代码实现和仿真；
加分题：数字逻辑器件的代码实现和仿真，例如三八译码器；
FPGA设计基础
2 可编程逻辑器件结构原理
显示驱动技术实验
－PAL结构
•与阵列可编程，或阵列固定； •与阵列可编程使输入项增多，或阵列固定使器件简化。 •或阵列固定明显影响了器件编程的灵活性
FPGA设计基础
2 可编程逻辑器件结构原理
OLMC
显示驱动技术实验
－GAL结构
•用可编程的输出逻辑宏单元（OLMC）代替固定的或阵列，可以实现时序电路；
FPGA设计基础
显示驱动技术实验
3 FPGA特点
EP1C12Q240
FPGA设计基础
显示驱动技术实验
4 FPGA设计语言
－硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）
HDL语言是一种硬件描述语言，最终目的是生成实
际数字逻辑电路，完成一个从抽象化的代码到形象化的电路的转变。