VerilogHDL数字集成电路设计原理与应用作者蔡觉平

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Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用作者蔡觉平_ 第1章

HDL语言发展至今，产生了很多种对于数字集成电路的描述性设计语言，并成功地应用于设计的各个阶段(建模、仿真、验证和综合等)。20世纪80年代至今，已出现了上百种硬件描述语言，它们对设计自动化起到了极大的促进和推动作用，主要有Gateway Design Automation公司提出的 Verilog HDL、美国国防部高级研究计划局(DARPA)设计的 VHDL、美国国防部RPASSP(Rapid Prototyping of Application Specification Signal Processing)计划提出的基于 18 面向对象的OO VHDL(Object Oriented VHDL)、美国杜克大学的DE VHDL(Duke Extended VHDL)
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
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 9 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；

《VerilogHDL程序设计》课程教学方法研究

硬件描述语言（ H D L ，h a r d w a r e d e s c r i p t i o n l a n g u age）是一种用形式化方法来描述数字电路和系统的语言，数字电路系统的设计者利用这种语言可以从上层到下层（从抽象到具体）逐步描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。采用 Ve r i lo g H DL设计方法比采用电路图输入的方法更有优越性，这就是为什么美国等国家在进入 2 0 世纪 9 0 年代以后纷纷采用 HDL设计方法的原因。 Ver i log HDL适用于复杂数字逻辑电路和系统的总体仿真、子系统仿真和具体电路综合等各个设计阶段。 Ver i log HDL 不但作为学习HDL设计方法的入门和基础是比较合适的，而且对于ASIC设计专业人员而言，也是必须掌握的基本技术。《 Ve r i lo g H DL 程序设计》课程是大学里的电子和计算机工程系的重要课程，本课程的目标是学习掌握Ver i log HDL建模、仿真、综合、重用和验证技术，为以后学习高级的行为综合、物理综合、 IP设计和复杂系统设计和验证打下坚实的基础。
学习这门课程的积极性。 1.3 课程内容多课时少随着社会快速发展，不同领域专业需要学习的东西不断增加和更新。这样导致每门课程的课时不断减少。而对于《 Ver i log HDL程序设计》课程，本身时实践性较强的课程，但是由于内容较多，为了完成理论课时讲解，分配给实践的课程就少了。这就会导致理论不能及时与实践相结合，新学的知识无法消化应用，不能真正掌握。 1.4 课程实验内容及环境单一该课程时实践性较强的课程，必须通过大量的实践才能掌握这门课程的设计技术及设计方法。目前关于本课程的实验内容都是一些验证性实验，按照实验书上的罗列步骤进行实验以对所学知识点进行验证。而设计性实验较少，学生无法真正学会知识点的应用。但学生学习这门课程的关键是会应用所学知识设计出数字逻辑电路及系统。同时由于学校费用问题，实验环境包括EDA工具、计算机等不能随着集成电路的发展和工艺的快速发展而及时更新，限制了学生学习新的知识步伐。针对以上存在的问题，本文对《Verilog HDL程序设计》课程教学方法进行研究，激发学生学习该课程的主动性，培养社会需要的Verilog HDL数字电路及系统设计人才。

蔡觉平老师西电VerilogHDL上机大作业硬件描述语言_微电子学院

《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用》上机作业******* 班级：******* 学号：*******姓名：verilog HDL描述与仿真。

题目1：数字集成电路的设计和仿真软件；（1）学习使用Modelsim要求：中的例子；2）练习教材7.2.1 （（3）掌握设计代码和测试代码的编写；（4）掌握测试仿真流程；Modelsim软件的波形验证方式。

（5）掌握解答：语句块的区别，并写出下面信号语句块和begin-endfork-join：题目2 简述对应的程序代码AB500ns40201030解答：（1）begin-end语句块和fork-join语句块的区别：1、执行顺序：begin-end语句块按照语句顺序执行，fork-join语句块所有语句均在同一时刻执行；2、语句前面延迟时间的意义：begin-end语句块为相对于前一条语句执行结束的时间，fork-join语句块为相对于并行语句块启动的时间；3、起始时间：begin-end语句块为首句开始执行的时间，fork-join语句块为转入并行语句块的时间；4、结束时间：begin-end语句块为最后一条语句执行结束的时间，fork-join 语句块为执行时间最长的那条语句执行结束的时间；5、行为描述的意义：begin-end语句块为电路中的数据在时钟及控制信号的作用下，沿数据通道中各级寄存器之间的传送过程。

fork-join语句块为电路上电后，各电路模块同时开始工作的过程。

（2）程序代码：Begin-end语句：module initial_tb1；reg A,B;initialbeginA=0;B=1;#10 A=1;B=0;#10 B=1;#10 A=0;#10 B=0;#10 A=1;B=1;endendmoduleFrk-join语句：module wave_tb2;reg A,B;parameter T=10;initialforkA=0;B=1;#T A=1;B=0;#(2*T) B=1;#(3*T) A=0;#(4*T) B=0;#(5*T) A=1;B=1;joinendmodule3. 分别用阻塞和非阻塞赋值语句描述如下图所示移位寄存器的电路图。

verilog hdl教材

verilog hdl教材
Verilog HDL教材有很多，以下是一些推荐：
《EDA技术实用教程：Verilog/HDL版（第6版）》，潘松、黄继业著，大中专教材教辅/书籍/大学教材。

《Verilog HDL与CPLD/FPGA项目开发教程第3版》，对ASIC/FPGA
系统芯片工程设计开发的关键技术与流程进行了深入讲解，内容包括：集成电路芯片系统的建模，电路结构权衡、流水线技术、多核微处理器、功能验证、时序分析、测试平台、故障模拟、可测性设计、逻辑综合、后综合验证等集成电路系统的前后端工程设计与实现中的关键技术及设计案例。

此外，HDL Bits和牛客网也有相关课程推荐，HDL Bits上面从最基础的wire，vector等基础概念，到各种门电路，组合电路，时序电路应有尽有，非常全面！同时还有在线仿真的功能。

以上推荐仅供参考，建议根据自身需求选择合适的教材。

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）。

蔡觉平老师西电Verilog-HDL上机大作业(硬件描述语言)-微电子学院

《Verilog HDL数字集成电路设计原理和使用》上机作业班级：*******学号：*******姓名：******* 题目1：数字集成电路的verilog HDL描述和仿真。

要求：（1）学习使用Modelsim设计和仿真软件；（2）练习教材7.2.1中的例子；（3）掌握设计代码和测试代码的编写；（4）掌握测试仿真流程；（5）掌握Modelsim软件的波形验证方式。

解答：题目2：简述begin-end语句块和fork-join语句块的区别，并写出下面信号对应的程序代码AB解答：（1）begin-end语句块和fork-join语句块的区别：1、执行顺序：begin-end语句块按照语句顺序执行，fork-join语句块所有语句均在同一时刻执行；2、语句前面延迟时间的意义：begin-end语句块为相对于前一条语句执行结束的时间，fork-join语句块为相对于并行语句块启动的时间；3、起始时间：begin-end语句块为首句开始执行的时间，fork-join语句块为转入并行语句块的时间；4、结束时间：begin-end语句块为最后一条语句执行结束的时间，fork-join语句块为执行时间最长的那条语句执行结束的时间；5、行为描述的意义：begin-end语句块为电路中的数据在时钟及控制信号的作用下，沿数据通道中各级寄存器之间的传送过程。

fork-join语句块为电路上电后，各电路模块同时开始工作的过程。

（2）程序代码：Begin-end语句：module initial_tb1；reg A,B;initialbeginA=0;B=1;#10 A=1;B=0;#10 B=1;#10 A=0;#10 B=0;#10 A=1;B=1;endendmoduleFrk-join语句：module wave_tb2;reg A,B;parameter T=10;initialforkA=0;B=1;#T A=1;B=0;#(2*T) B=1;#(3*T) A=0;#(4*T) B=0;#(5*T) A=1;B=1;joinendmodule题目3. 分别用阻塞和非阻塞赋值语句描述如下图所示移位寄存器的电路图。

Verilog-HDL数字集成电路设计原理与应用-作者-蔡觉平-第4章

图4.2-1 真值表设计方式的电路结构
方法2：逻辑代数方式。组合电路的另一种表达方法是逻辑代数方式，其主要
思想是将真值表用卡诺图来表示，然后化简电路，得出逻
辑函数表达式。图4.2-2是例4.2-1的卡诺图。通过对卡诺图的化简，可以得到组合电路逻辑输出与
输入之间的逻辑函数表达式：
OUT = AB + BC + AC
与计算机软件所采用的高级程序语言(C语言)类似， Verilog HDL是一种高级程序设计语言，程序编写较简单，设计效率很高。然而，它们面向的对象和设计思想却完全不同。
软件高级程序语句是对通用型处理器(如CPU)的编程，主要是在固定硬件体系结构下的软件化程序设计。处理器的体系结构和功能决定了可以用于编程的固定指令集，设计人员的工作是调用这些指令，在固化的体系结构下实现 4 特定的功能。
3'b000 : OUT<=0;
3'b001 : OUT<=0;
3'b010 : OUT<=0;
3'b100 : OUT<=0;
3'b011 : OUT<=1;
3'b101 : OUT<=1;
3'b110 : OUT<=1;
3'b111 : OUT<=1;
25
endcase
endmodule
26
29
30
图4.2-3 逻辑表达式4.2-1的电路结构
其Verilog HDL程序代码如下：
module design(OUT,A,B,C);
output OUT;
input A,B,C;
and U1 (w1,A,B);

Verilog HDL介绍

【例3】1位全加器电路(always)
Module Fulladder (A, B, Cin, Sum, Cout) ; input A, B, Cin ; output Sum, Cout ; reg Sum, Cout ; reg T1, T2, T3 ; //数据类型说明 always @(A or B or Cin) begin Sum = (A ^ B) ^ Cin ; T1 = A & B ; T2 = A & Cin ; T3 = B & Cin ; Cout = (T1 | T2) | T3 ; end // 多条语句时必须要begin-end
endmodule
行为描述方式
•行为功能常使用下述过程语句结构描述： 1) initial语句：此语句只执行一次； Used to initialize behavioral statements for simulation（Not supported by synthesis） 2) always语句：此语句总是循环执行。 Used to describe the circuit functionality using behavioral statements
什么是Verilog
• Verilog HDL是硬件描述语言的一种，
用于数字电子系统设计。设计者可用它进行各种级别的逻辑设计，可用它进行数字逻辑系统的仿真验证、时序分析和逻辑综合。它是目前应用最广泛的一种硬件描述语言。
设计中心 Verilog历史
Verilog HDL是在1983年，由GDA(Gateway Design Automation)公司的Phil Moorby首创的。Phil Moorby后来成为Verilog-XL的主要设计者和Cadence公司的第一个合伙人。在1984—1985年间，Moorby设计出了第一个关于 Verilog-XL的仿真器。 1989年，Cadence公司收购了GDA公司， Verilog HDL 语言成为Cadence公司的私有财产。 1990年，Cadence公司决定公开发表Verilog HDL语言，于是成立了OVI组织来负责Verilog HDL语言的发展。基于Verilog HDL的优越性，IEEE于1995年制定了 Verilog HDL的IEEE标准，即IEEE std 1364—1995。

verilog hdl数字集成电路设计与原理

verilog hdl数字集成电路设计与原理数字集成电路是现代电子技术中的重要组成部分，其设计与原理对于电子工程师来说至关重要。

本文将以Verilog HDL为工具，介绍数字集成电路的设计与原理。

一、数字集成电路的概述数字集成电路是由稳定的电气或电子器件组成的，能够执行数字逻辑操作的电路。

它们以二进制表示，通过与、或、非等逻辑门实现简单或复杂的数字逻辑功能。

数字集成电路的设计与原理是研究数字逻辑电路的基础，是实现数字系统的关键。

二、Verilog HDL的介绍 Verilog HDL是硬件描述语言（Hardware Description Language ）的一种，广泛应用于数字电路设计领域。

它不仅可以用于描述数字电路的结构和功能，还可以用于验证和仿真电路的行为。

Verilog HDL 为数字集成电路设计与原理提供了一种高效的工具和方法。

三、数字集成电路的设计步骤 1. 确定需求：在进行数字集成电路的设计之前，首先要明确电路的需求和功能。

例如，设计一个加法器电路，需要明确输入和输出的位数，以及所需的运算规则。

2. 设计逻辑功能：根据电路的需求和功能，使用Verilog HDL描述电路的逻辑功能。

例如，使用逻辑门和寄存器等基本组件，以及运算、比较和控制逻辑来实现增加和溢出处理。

3. 进行仿真：使用Verilog HDL工具进行电路的仿真，验证设计的正确性。

通过使用测试输入数据，观察输出是否符合预期结果。

如果有错误或问题，需要进行调试和修改。

4. 进行综合：将Verilog HDL代码综合为门级电路。

综合工具会将Verilog HDL描述的逻辑电路转化为实际的门级电路，包括各种逻辑门、寄存器和其他组件。

5. 进行布局布线：将综合后的电路进行物理设计，包括电路的布局和布线。

布局布线工具将综合后的门级电路映射到实际器件上，并进行连线等工作，以满足电路的时序和功耗要求。

6. 进行验证：验证设计的正确性和性能。

Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用作者蔡觉平_ 第2章

Verilog HDL语言内部已经使用的词称为关键字或保留
字，它是Verilog HDL语言内部的专用词，是事先定义好的确认符，用来组织语言结构。用户不能随便使用这些关键
字。需注意的是，所有关键字都是小写的。例如，
ALWAYS不是关键字，它只是标识符，与always(关键字) 是不同的。表2.1-1所示为Verilog HDL的常用关键字。 11
2.1.1 空白符
空白符包括空格符(\b)、制表符(\t)、换行符和换页符。
空白符使代码看起来结构清晰，阅读起来更方便。在编译和综合时，空白符被忽略。
Verilog HDL程序可以不分行，也可以加入空白符采用
多行编写。
4
例2.1-1 空白符使用示例。
initial begin a = 3'b100; b = 3'b010; end
表2.1-1 Verilog HDL中的常用关键字
always and assign attribute begin buf bufif0 bufif1 case casex casez cmos deassign end endattribute endcase endmodule endfunction endprimitive endspecify endtable endtask event for force forever fork function highz0 highz1 if initial inout input integer join large macromodule medium module nand negedge nmos nor not notif0 notif1 or output parameter pmos posedge primitive pull0 pull1 pullup pulldown rcmos real realtime reg release repeat rtran rtranif0 rtranif1 scalared signed small specify specparam strength strong0 strong1 supply0 supply1 table task time tran tranif0 tranif1 tri tri0 tri1 triand trior trireg unsigned vectored wait wand weak0 weak1 while wire wor xnor xor

蔡觉平老师,verilog上机作业解析

上机作业题目2：简述begin-end 语句块和fork-join 语句块的区别，并写出下面信号对应的程序代码begin-end 语句块和fork-join 语句块的区别：1、执行顺序：begin-end 语句块按照语句顺序执行，fork-join 语句块所有语句均在同一时刻执行；2、语句前面延迟时间的意义：begin-end 语句块为相对于前一条语句执行结束的时间，fork-join 语句块为相对于并行语句块启动的时间；3、起始时间：begin-end 语句块为首句开始执行的时间，fork-join 语句块为转入并行语句块的时间；4、结束时间：begin-end 语句块为最后一条语句执行结束的时间，fork-join 语句块为执行时间最长的那条语句执行结束的时间；5、行为描述的意义：begin-end 语句块为电路中的数据在时钟及控制信号的作用下，沿数据通道中各级寄存器之间的传送过程。

fork-join 语句块为电路上电后，各电路模块同时开始工作的过程。

程序如下： module b(a,b); output a,b; reg a,b; initial begin a=0; b=1; #10 a=1; fork b=0; #10 b=1; #20 a=0; join#10 b=0; #10 a=1; b=1; endendmoduleA B题目3.分别用阻塞和非阻塞赋值语句描述如下图所示移位寄存器的电路图。

D Q D Q dinclk D Q D Qout3out2out1out0程序如下：module block1(din,clk,out0,out1,out2,out3); input din,clk;output out0,out1,out2,out3;reg out0,out1,out2,out3;always@(posedge clk)beginout3=out2;out2=out1;out1=out0;out0=din;endendmodulemodule non_block1(din,clk,out0,out1,out2,out3); input din,clk;output out0,out1,out2,out3;reg out0,out1,out2,out3;always@(posedge clk)beginout0<=din;out1<=out0;out2<=out1;out3<=out2;endendmodule题目4：设计16位同步计数器要求：（1）分析16位同步计数器结构和电路特点；（2）用硬件描述语言进行设计；（3）编写测试仿真并进行仿真。

《数字系统设计与Verilog HDL》教学大纲

《数字系统设计与Verilog HDL》教学大纲课程中文名称: 数字系统设计与Verilog HDL 课程英文名称: Digital system design with Verilog HDL课程代码: 学时/实践或实验/学分:40/8/2.5课程类别: 课程性质: 选修课适用专业:执笔人: 审定人：审批人：一、教学目标教学目标是使学生了解掌握EDA技术的基础知识、可编程逻辑器件的基本结构、硬件描述语言的语法、编程方法以及相关开发软件的使用方法。

重点掌握：PLD器件的结构和开发流程、开发软件的使用方法、Verilog HDL语言的基本语法和利用Verilog HDL语言建模、仿真和综合的设计复杂数字逻辑电路与系统设计的方法和技术。

目标1：了解EDA技术的发展概况，掌握EDA技术的基本概念及相关的基础知识，掌握数字系统设计的设计方法和流程。

了解可编程逻辑器件的分类，掌握可编程逻辑器件的基本结构掌握，掌握CPLD及FPGA器件的基本结构掌握。

目标2：掌握Verilog HDL的语言要素、各种语句以及设计方法等基础知识；掌握Verilog HDL 模块和测试模块的基本结构，能够利用Verilog HDL语言对数字电路进行建模。

目标3：掌握Verilog HDL的三种描述方式；掌握层次设计的方法以及一些设计技巧；并掌握利用有限状态机对数字电路进行建模的方式。

目标4：掌握开发软件及仿真软件的使用流程及方法，能够对设计文件进行仿真验证。

二、课程教学目标与毕业要求关系矩阵注：用☆☆☆、☆☆、☆分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱。

三、教学内容和学时分配（32学时）《数字系统设计与Verilog HDL》在理论教学方面侧重于PLD基本原理、Verilog HDL语法要素和行为语句、Verilog HDL阻塞与非阻塞赋值、Verilog HDL有限状态机设计和数字电路设计。

实验教学方面侧重于利用现代 EDA设计流程、软件仿真应用、仿真测试程序设计、层次设计。

verilog hdl数字集成电路设计与原理(一)

verilog hdl数字集成电路设计与原理(一)Verilog HDL数字集成电路设计与原理1. 引言•Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于描述数字集成电路的行为和结构。

•本文将从基础开始，详细介绍Verilog HDL的设计与原理。

2. Verilog HDL基础知识•Verilog HDL是一种高级硬件描述语言，它允许我们使用模块化的方式来描述数字集成电路。

•通过Verilog HDL，我们可以描述电路的输入、输出以及内部逻辑。

•Verilog HDL使用模块化的形式，将电路划分为多个模块，每个模块负责完成特定的功能。

3. Verilog HDL模块•在Verilog HDL中，一个模块可以包含多个输入端口和输出端口。

•输入端口用于接收外部信号，输出端口用于输出内部计算结果。

•通过模块之间的互连，可以构建出复杂的电路结构。

4. Verilog HDL信号•在Verilog HDL中，信号是电路中的基本元素，可以是任何数据类型。

•信号可以通过赋值语句进行操作，例如逻辑运算、赋值操作等。

•信号的值可以在时钟的上升沿或下降沿进行更新。

5. Verilog HDL运算符•Verilog HDL提供了各种运算符，用于实现数字集成电路的运算功能。

•运算符包括逻辑运算符、位运算符、算术运算符等。

•运算符的选择和使用需要根据电路的需求进行灵活调整。

6. Verilog HDL过程•在Verilog HDL中，过程用于描述电路的行为和时序逻辑。

•过程包括组合逻辑过程和时序逻辑过程。

•组合逻辑过程是对输入进行组合运算得到输出，时序逻辑过程则需要考虑时钟和状态的变化。

7. Verilog HDL测试与调试•在实际设计中，测试与调试是非常重要的环节。

•可以通过自动生成测试向量、仿真、波形查看等方式进行测试与调试。

•通过不断优化和调试，可以确保电路设计的正确性和可靠性。

8. 总结•Verilog HDL是数字集成电路设计与原理中的重要工具和技术。

Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用作者蔡觉平第3章

1. 显式连续赋值语句
显式连续赋值语句的语法格式如下：
<net_declaration><range><name>； assign #<delay><name>= Assignment expression；
这种格式的连续赋值语句包含两条语句：第一条语句
是对连线型变量进行类型说明的语句；第二条语句是对这个连线型变量进行连续赋值的赋值语句。赋值语句是由关键词assign引导的，它能够用来驱动连线型变量，而且只能 5 对连线型变量进行赋值，主要用于对wire型变量的赋值。
计数字电路更类似于使用一些高级语言(如C语言)进行编程，
17 而且Verilog HDL行为级建模的语法结构与C语言也非常相似。Verilog HDL提供了许多行为级建模语法结构，为设计者的使用提供了很大的灵活性。
行为描述常常用于复杂数字逻辑系统的顶层设计中，
也就是通过行为建模把一个复杂的系统分解成可操作的若
end initial过程块在进行仿真时从模拟0时刻开始执行，它
在仿真过程中只执行一次，在执行完一次后该initial过程块
就被挂起，不再执行。如果一个模块中存在多个initial过程块，则每个initial过程块都是同时从0时刻开始并行执行的。
initial过程块内的多条行为语句可以是顺序执行的，也可以
图3.2-1 Verilog HDL行为描述中模块的构成框架
表3.2-1 Verilog HDL行为描述语句及其可综合性
类别过程语句 initial always 串行语句块 begin-end 并行语句块 fork-join 连续赋值语句 assign 过程赋值语句=、<= if-else case，casez，casex forever 循环语句 repeat while for `define 编译向导语句 `include `ifdef，`else，`endif √ √ √ √ √ √ √ √ √ 语句可综合性

集成电路设计基于Verilog HDL的时序电路设计

赣南师院物理与电子信息学院集成电路课程设计报告书基于Verilog HDL的时序电路设计姓名：班级：学号：指导老师：陈建萍时间：2012年5月目录摘要 (1)关键词 (1)1 引言 (2)2 时序逻辑电路 (3)2.1 时序逻辑电路概述 (3)2.2 同步时序逻辑电路的一般设计方法 (4)3 设计 (5)3.1 二进制计数器原理······························································ 5 3.1.1 同步二进制加法计数器的原理 (5)3.2 二进制计数器设计 (6)3.2.1 四位二进制计数器的设计·············································· ··64 硬件描述语言VHDL设计及仿真·········································· ·84.1：用VHDL设计四位二进制加法计数器 (8)4.2：仿真 (9)4.2.1仿真波形 (9)4.2.2时序分析 (10)5 体会与展望 (11)6 参考文献 (12)7 附件 (13)同步二进制加法计数器的设计与仿真摘要：本文首先介绍了同步时序逻辑电路一般设计步骤,然后在理解和掌握同步二进制计数器原理的基础上，采用传统的设计方法设计出了一个同步四位二进制加法计数器，并且运用软件对四位二进制计数器进行了仿真，根据仿真结果，对时序和波形进行了分析。

Verilog-HDL数字集成电路设计原理与应用-作者-蔡觉平-第7章

仿真的结果取决于设计描述是否准确反映了设计的物理实现。仿真器不是一个静态工具，需要Stimulus(激励)和 Response(输出)。Stimulus由模拟设计工作环境的Testbench 产生，Response为仿真的输出，由设计者确定输出的有效性。
目前，仿真工具比较多，其中Cadence公司的NCVerilog HDL、Synopsys公司的VCS和Mentor公司的 ModelSim都是业界广泛使用的仿真工具。
7.1 数字集成电路设计流程简介
在EDA技术高度发达的今天，没有一个设计工程师队伍能够用人工方法有效、全面、正确地设计和管理含有几 3 百万个门的现代集成电路。利用EDA工具，工程师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，
大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从系统规划、电路设计、性能分析到封装、版图的整个过程在计算机上自动完成。这样做有利于缩短设计周期、提高设计正确性、降低设计成本、保证产品性能，尤其是可增加一次投片的成功率，因此这种方法在大规模集成电路设计中已经普遍被采用。
20
7.1.8 物理验证
物理验证通常包括设计规则检测(DRC)、版图与原理图对照(LVS)和信号完整性分析
(SI)等。其中DRC用来检查版图设计是否满足工艺线能够加工的最小线宽、最小图形间距、金属宽度、栅和有源区交叠的最小长度等。如果版图设计违反设计规则，那么极有可能导致芯片在加工的过程中成为废品。LVS则用来保证版图设计与其电路设计的匹配，保证它们的一致性。 21 如果不一致，就需要修改版图设计。SI用来分析和调整芯片设计的一致性，避免串扰噪声、串扰延迟以及电迁移等问题。
目前主要的物理验证工具有Mentor公司的Calibre、 Cadence公司的Dracula和Diva以及Synopsys公司的Hercules。此外，各大厂商也推出了针对信号完整性分析的工具。

使用VerilogHDL进行数字逻辑设计、综合、仿真的步骤及工具软件使用简要说明[指南]

使用V erilog HDL进行数字逻辑设计、综合、仿真的步骤及工具软件使用简要说明综合工具使用synplify pro 7.0仿真工具使用modelsim 5.5e (几个菜单排列与5.6有不同，文中有介绍)布局布线工具及时序仿真模型生成使用maxplusII 10.0一．写在开干之前1．涉及到的文件a．源程序(*.v)用户编写的用于描述所需电路的module (可能有多个文件，多个module相互调用)如果用于综合，则源程序内用于描述的V erilog语言必须是可综合风格的。

否则将只能做功能仿真（前仿真），而不能做综合后的仿真和时序仿真（后仿真）。

b．综合后的V erilog HDL 模型(网表) (*.vm)用综合工具synplify对a 进行综合后生成的电路的V erilog HDL 描述。

由synplify自动生成（必须在Implementation Option —Implementation results选项中选中write mapped verilog netlist后才会生成vm文件）。

此文件用于作综合后的仿真c．布局布线后生成的时序仿真模型(网表) (*.vo)文件使用maxplusII对设计进行布局布线之后，生成的带有布局布线及具体器件延迟特性等参数的电路模型的V erilog HDL描述。

要让maxplusII生成vo文件，必须在maxplusII的compile interface中选中verilog netlist writer。

此文件用于作时序仿真(后仿真)d．测试文件(*.v或*.tf)用户编写的V erilog HDL源程序。

用于测试源程序(a,b,c)中所描述电路。

在测试文件中调用被测试的module，生成被测点路所需的输入信号。

所用V erilog HDL语句不需要是可以综合的，只需语法正确。

如果被测试的模型为a，则对应的仿真为前仿真（功能仿真）如果被测试的模型为b, 则对应的仿真为综合后仿真如果被测试的模型为c, 则对应的仿真为后仿真2．强烈建议a．在写用于综合的源程序时，一个源程序文件里只写一个moduleb．源程序文件名与其内所描述的module名相同（如module myadder 文件名myadder.v）c．为了方便管理文件，为每一个设计都单独创建一个目录，目录内创建source, test子目录分别用于存放源程序（用于综合的）和测试文件。