Verilog入门
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例： `timescale 10ns / 1ns module MUX2（out, a, b, sel）； output out； input a, b, sel； not #2.63 not1（sel_, sel）； /* 2.63*10ns = 26.3ns ... 四舍五入→26ns. delay 26ns */ endmodule
– 连线类（Net）：反映硬件电路的物理连接特 性的变量 – 寄存器类（Register）：具有数据存储特性的 变量
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 连线型与寄存器型区别：
– 连线型：
• • • • • 驱动方式（赋值方式）： 连接到一个门或模块的输出端； 用assign赋值 电荷保持作用：没有电荷保持作用，未被驱动时将处于高阻态 对应硬件：物理信号连接
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• Verilog的四种逻辑状态： 0：逻辑零、逻辑非、低电平 1：逻辑1、逻辑真、高电平 x或X：不定态 z或Z：高阻态
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 数据类型：为了能对硬件电路中的信号连 线和寄存器等物理量进行描述，引入特定 数据类型
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• Verilog 语言的描述风格
– 行为描述
描 述 复 杂 度 • 只对系统行为与功能进行描述，不涉及时序 电路实现，是一种高级语言描述的方法，有 很强的通用性
– 结构型描述
• 描述实体连接的结构形式，通过实例描述， 将verilog已定义的基本实例嵌入到语言中
– 数据流型描述
• 通过assign连续赋值实现组合逻辑功能的描 述
第五章 Verilog 语言
Verilog HDL结构
• Verilog HDL是由module模块组成，模块定义关键词 module 开始，到关键词 endmodule结束，每条Verilog语句以分号 “；”作为结束（块语句、编译向导、endmodule等除外）
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 基本词法定义
– 空白符 : 空格（space bar），TAB 键，return键。 – 注释 (Comment) : “//”或“/*, */”。
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
/* 2-to-1 multiplexer； out = a when sel = 0；out = b when sel = 1； */ module MUX_2（out, a, b, sel）； output out； input a, b, sel； //netlist not（sel_, sel）； and（a1, a, sel_）,（b1, b, sel）； or（out, a1, a2）； endmodule
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• 与C语言的联系与区别
项目 C Verilog
执行顺序
时序概念 语法限制
顺序执行
无延迟 灵活完善
来自百度文库并行执行
存在延迟 限制严格，需 要有数字电路 的知识
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• 抽象层次
– 系统级：C等高级语言描述 – 行为级：模块的功能描述 – RTL级：寄存器与组合电路的合成 – 逻辑门级：基本逻辑门的组合（and, or, nand） – 开关级：晶体管开关的组合(nmos, pmos)
寄存器类
Register Types reg integer real time 32 位带符号整型 64 位浮点、双精度、带符号实型变量 64 位无符号时间变量 Function 用于行为描述时的寄存器类说明，无符号整型
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 寄存器类变量声明:
第五章 Verilog 语言
例: `timescale 10ns / 1ps module MUX2（out, a, b, sel）； output out； input a, b, sel； not #3 not1（sel_, sel）； // delay 3个10ns ... endmodule
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 关键词keywords
– 是指一些Verilog语言内部已经使用的词，主要是用 来定义语言的架构，并且所有的keyword都是用小 写表示，用户应避免使用 module, endmodule input, output, inout
reg, integer, real
not, and, or, xor, nor begin, end
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 特殊字符： $，#，`
– $：以$开头的标识符代表系统命令 $time：返回目前的仿真时间 $display：显示出信号的值 $stop：停止仿真 –# not #3 not1(sel_, sel)；// instance delay – ` `define，`include，`timescale
第五章 Verilog 语言
可编程逻辑器件应用实践
孙涛 ise_sunt@ujn.edu.cn
第五章 Verilog 语言
主要内容
• 目的：
– 通过具体实例讲解Verilog 的语法，快速掌握 Verilog的语法与结构
• 内容：
1. Verilog概述 2. Verilog HDL结构 3. Verilog 语法与实例
实数：
7.2 1.8e-4 9.5E6 //1.8*10-4
第五章 Verilog 语言
Verilog HDL基础知识
• 取名规则
– 标识符必须是由a-z, A-Z, 0-9,_, $这些字符組成， 最長只能到1024个字符 – 开头必须由a-z, A-Z或下划线_开头 – 可以在标识符所取的非法名称前加上反斜杠 “\”，并在名称结尾加上空白键，这样就可以 用任何可印出的ASCII字符来当作标识符的名 称了；而反斜杠和空白键不会被视为标识符的 一部分
第五章 Verilog 语言
例:
module \2:1 MUX (out, a, b, sel)； output out； input a, b, sel；
not not1 (\~sel , sel)； and and1 (a1, a, \~sel ), and and2 (b1, b, sel)； or or1 (out, a1, a2)； endmodule
例： wire net1； wand net2； tri [15：0] bus_in； wand [0：31] bus_a, bus_b； 当沒指定 net 是何种 type 时，Verilog 会以 default 值
来设定，default 为一位的 wire型
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
<reg type> <[msb:lsb]> <name of variable> <,<name of variable>>*；
例:
reg a；
reg [7:0] a； reg [31:0] a, b； reg [0:7] b；
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 参数（Parameter）：常量定义，用文字参数 代替一个数字量
第五章 Verilog 语言
例： module MUX_2（out, a, b, sel）； output out； input a, b, sel； not U0（sel_, sel）； and U1（a1, a, sel_）, and U2（b1, b, sel）； or U3（out, a1, a2）； endmodule
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 数字表示：整数，实数 整数：+/- <位宽> ‘<基数符号> <数值>
<位宽>：指定整数的大小，以bit为单位。
<基数符号>：指定整数的基数，可以是b（binary）二进
制；o（octal）八进制；d（decimal）十进制；h（hex－
adecimal）十六进制。
module var_mux (out, a, b, sel)； parameter width = 8, delay = 3； output [width-1:0] out； input [width-1:0] a, b； input sel; assign #delay out = sel ? a : b；
<数值>:指定整数的值。
第五章 Verilog 语言 整数:
17 //位宽, 基数符号不写会采用default值 (32bit十进制) 8’d32 //8-bit十进制值为32 8’h12 8’h1A 8’b0001_1100 /* ”_”无特別意义，只是为了方便二进制数易读*/ 8’o37 32’bx // ”x”表unknown 4’b0??? // ”?”表High impedance
wand,triand 多重驱动时，具有线与特性的连线 trireg 具有电荷保持特性的连线 tri1 tri0 supply1 supply0 具有弱上拉电阻的连线 具有弱下拉电阻的连线 电源线，逻辑 1 地线，逻辑 0
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 连线型变量声明：
<net type> <[msb：lsb]> <delay> <net name> <, <net name>>*；
module module_name(Port_list) 端口声明； 数据类型声明； 电路描述； endmodule
例：上升沿D触发器
module dff_pos(data,clk,q); input data,clk; //端口声明 output q; //端口声明 reg q; //数据类型声明 always @(posedge clk) q=data;//电路描述 endmodule
endmodule
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 模拟时间定标`timescale `timescale <计时单位>/<计时精度> 例：`timescale 1ns/100ps
– 合法的整数：1、10、100 – 合法时间单位：s、ms、µs、ns、ps、fs
第五章 Verilog 语言
• `define
`define <name> <macro_text> 例: `define ADD 3’h0 `define SUB 3’h1 .... case（opcode） `ADD：.... `SUB：..... end case • 例: `include “user_define_task.v” • `timescale 例： `timescale <time unit>/<time precision> `include
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• Verilog是在C语言的基础上发展起来的一种 硬件描述语言 • 由Gateway Automation 于1983年首创，并于 1995年成为IEEE标准，即IEEE standard 1364
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• 支持不同抽象层次的精确描述以及混合模拟，如 行为级、 RTL级、开关级等 • 设计、测试、模拟所用的语法都相同 • 较高层次的描述与具体工艺无关 • 提供了类似C语言的高级程序语句，如if-else， for, while, break, case，loop以及int等数据类型 • 提供了算术、逻辑、位操作等运算符 • 包含完整的组合逻辑元件，如and、or、xor等， 无需自行定义 • 支持元件门级延时和元件门级驱动强度(nmos, pmos)
– 寄存器型
• 驱动方式（赋值方式） ：通过过程赋值语句赋值 • 电荷保持作用：在下一次赋值之前保持不变 • 对应硬件：触发器、锁存器
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
连线类
Net Types wire, tri wor, trior Function 标准连线（default） 多重驱动时，具有线或特性的连线
– 连线类（Net）：反映硬件电路的物理连接特 性的变量 – 寄存器类（Register）：具有数据存储特性的 变量
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 连线型与寄存器型区别：
– 连线型：
• • • • • 驱动方式（赋值方式）： 连接到一个门或模块的输出端； 用assign赋值 电荷保持作用：没有电荷保持作用，未被驱动时将处于高阻态 对应硬件：物理信号连接
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• Verilog的四种逻辑状态： 0：逻辑零、逻辑非、低电平 1：逻辑1、逻辑真、高电平 x或X：不定态 z或Z：高阻态
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 数据类型：为了能对硬件电路中的信号连 线和寄存器等物理量进行描述，引入特定 数据类型
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• Verilog 语言的描述风格
– 行为描述
描 述 复 杂 度 • 只对系统行为与功能进行描述，不涉及时序 电路实现，是一种高级语言描述的方法，有 很强的通用性
– 结构型描述
• 描述实体连接的结构形式，通过实例描述， 将verilog已定义的基本实例嵌入到语言中
– 数据流型描述
• 通过assign连续赋值实现组合逻辑功能的描 述
第五章 Verilog 语言
Verilog HDL结构
• Verilog HDL是由module模块组成，模块定义关键词 module 开始，到关键词 endmodule结束，每条Verilog语句以分号 “；”作为结束（块语句、编译向导、endmodule等除外）
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 基本词法定义
– 空白符 : 空格（space bar），TAB 键，return键。 – 注释 (Comment) : “//”或“/*, */”。
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
/* 2-to-1 multiplexer； out = a when sel = 0；out = b when sel = 1； */ module MUX_2（out, a, b, sel）； output out； input a, b, sel； //netlist not（sel_, sel）； and（a1, a, sel_）,（b1, b, sel）； or（out, a1, a2）； endmodule
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• 与C语言的联系与区别
项目 C Verilog
执行顺序
时序概念 语法限制
顺序执行
无延迟 灵活完善
来自百度文库并行执行
存在延迟 限制严格，需 要有数字电路 的知识
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• 抽象层次
– 系统级：C等高级语言描述 – 行为级：模块的功能描述 – RTL级：寄存器与组合电路的合成 – 逻辑门级：基本逻辑门的组合（and, or, nand） – 开关级：晶体管开关的组合(nmos, pmos)
寄存器类
Register Types reg integer real time 32 位带符号整型 64 位浮点、双精度、带符号实型变量 64 位无符号时间变量 Function 用于行为描述时的寄存器类说明，无符号整型
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 寄存器类变量声明:
第五章 Verilog 语言
例: `timescale 10ns / 1ps module MUX2（out, a, b, sel）； output out； input a, b, sel； not #3 not1（sel_, sel）； // delay 3个10ns ... endmodule
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 关键词keywords
– 是指一些Verilog语言内部已经使用的词，主要是用 来定义语言的架构，并且所有的keyword都是用小 写表示，用户应避免使用 module, endmodule input, output, inout
reg, integer, real
not, and, or, xor, nor begin, end
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 特殊字符： $，#，`
– $：以$开头的标识符代表系统命令 $time：返回目前的仿真时间 $display：显示出信号的值 $stop：停止仿真 –# not #3 not1(sel_, sel)；// instance delay – ` `define，`include，`timescale
第五章 Verilog 语言
可编程逻辑器件应用实践
孙涛 ise_sunt@ujn.edu.cn
第五章 Verilog 语言
主要内容
• 目的：
– 通过具体实例讲解Verilog 的语法，快速掌握 Verilog的语法与结构
• 内容：
1. Verilog概述 2. Verilog HDL结构 3. Verilog 语法与实例
实数：
7.2 1.8e-4 9.5E6 //1.8*10-4
第五章 Verilog 语言
Verilog HDL基础知识
• 取名规则
– 标识符必须是由a-z, A-Z, 0-9,_, $这些字符組成， 最長只能到1024个字符 – 开头必须由a-z, A-Z或下划线_开头 – 可以在标识符所取的非法名称前加上反斜杠 “\”，并在名称结尾加上空白键，这样就可以 用任何可印出的ASCII字符来当作标识符的名 称了；而反斜杠和空白键不会被视为标识符的 一部分
第五章 Verilog 语言
例:
module \2:1 MUX (out, a, b, sel)； output out； input a, b, sel；
not not1 (\~sel , sel)； and and1 (a1, a, \~sel ), and and2 (b1, b, sel)； or or1 (out, a1, a2)； endmodule
例： wire net1； wand net2； tri [15：0] bus_in； wand [0：31] bus_a, bus_b； 当沒指定 net 是何种 type 时，Verilog 会以 default 值
来设定，default 为一位的 wire型
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
<reg type> <[msb:lsb]> <name of variable> <,<name of variable>>*；
例:
reg a；
reg [7:0] a； reg [31:0] a, b； reg [0:7] b；
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 参数（Parameter）：常量定义，用文字参数 代替一个数字量
第五章 Verilog 语言
例： module MUX_2（out, a, b, sel）； output out； input a, b, sel； not U0（sel_, sel）； and U1（a1, a, sel_）, and U2（b1, b, sel）； or U3（out, a1, a2）； endmodule
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 数字表示：整数，实数 整数：+/- <位宽> ‘<基数符号> <数值>
<位宽>：指定整数的大小，以bit为单位。
<基数符号>：指定整数的基数，可以是b（binary）二进
制；o（octal）八进制；d（decimal）十进制；h（hex－
adecimal）十六进制。
module var_mux (out, a, b, sel)； parameter width = 8, delay = 3； output [width-1:0] out； input [width-1:0] a, b； input sel; assign #delay out = sel ? a : b；
<数值>:指定整数的值。
第五章 Verilog 语言 整数:
17 //位宽, 基数符号不写会采用default值 (32bit十进制) 8’d32 //8-bit十进制值为32 8’h12 8’h1A 8’b0001_1100 /* ”_”无特別意义，只是为了方便二进制数易读*/ 8’o37 32’bx // ”x”表unknown 4’b0??? // ”?”表High impedance
wand,triand 多重驱动时，具有线与特性的连线 trireg 具有电荷保持特性的连线 tri1 tri0 supply1 supply0 具有弱上拉电阻的连线 具有弱下拉电阻的连线 电源线，逻辑 1 地线，逻辑 0
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 连线型变量声明：
<net type> <[msb：lsb]> <delay> <net name> <, <net name>>*；
module module_name(Port_list) 端口声明； 数据类型声明； 电路描述； endmodule
例：上升沿D触发器
module dff_pos(data,clk,q); input data,clk; //端口声明 output q; //端口声明 reg q; //数据类型声明 always @(posedge clk) q=data;//电路描述 endmodule
endmodule
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
• 模拟时间定标`timescale `timescale <计时单位>/<计时精度> 例：`timescale 1ns/100ps
– 合法的整数：1、10、100 – 合法时间单位：s、ms、µs、ns、ps、fs
第五章 Verilog 语言
• `define
`define <name> <macro_text> 例: `define ADD 3’h0 `define SUB 3’h1 .... case（opcode） `ADD：.... `SUB：..... end case • 例: `include “user_define_task.v” • `timescale 例： `timescale <time unit>/<time precision> `include
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• Verilog是在C语言的基础上发展起来的一种 硬件描述语言 • 由Gateway Automation 于1983年首创，并于 1995年成为IEEE标准，即IEEE standard 1364
第五章 Verilog 语言
Verilog概述
• 支持不同抽象层次的精确描述以及混合模拟，如 行为级、 RTL级、开关级等 • 设计、测试、模拟所用的语法都相同 • 较高层次的描述与具体工艺无关 • 提供了类似C语言的高级程序语句，如if-else， for, while, break, case，loop以及int等数据类型 • 提供了算术、逻辑、位操作等运算符 • 包含完整的组合逻辑元件，如and、or、xor等， 无需自行定义 • 支持元件门级延时和元件门级驱动强度(nmos, pmos)
– 寄存器型
• 驱动方式（赋值方式） ：通过过程赋值语句赋值 • 电荷保持作用：在下一次赋值之前保持不变 • 对应硬件：触发器、锁存器
第五章 Verilog 语言
Verilog 语法与实例
连线类
Net Types wire, tri wor, trior Function 标准连线（default） 多重驱动时，具有线或特性的连线