Verilog教程-北京航空航天大学教学PPT
合集下载
Verilog课件4
unit：0(s)到-15(fs)之间的整数，表示时间度量 precision：要显示的十进制小数位数。
suffix：在时间值后显示的字符串
min_width：显示前三项的最小宽度
2016年11月15日 14
验证系统中的任务(task)及函数(function)
Verilog读取当前仿真时间的系统函数
2016年11月15日 12
仿真时间
访问仿真时间：
$time、$realtime和$stime函数返回当前仿真时间。 这些函数返回值使用调用模块中`timescale定义的时间单位 $time返回一个64位整数时间值。 $stime返回一个32位整数时间值。
$realtime返回一个实数时间值。
结果为：
time realtime stime in1 o1 0 9 10 19 0.00ns 9.50ns 0 9 0 0 1 1 x 1 1 0
结果为：
time realtime stime in1 o1 0 9 10 19 0.00ns 9.40ns 0 9 0 0 1 1 x 1 1 0
10.00ns 10 19.50ns 19
2016年11月15日
10
条件编译命令 `ifdef、`else 和`endif
一般情况下，Verilog HDL源程序中所有的行都将参加编译。 但是有时希望对其中的一部分内容只有在满足条件才进行编译， 也就是对一部分内容指定编译的条件，这就是“条件编译”。 有时，希望当满足条件时对一组语句进行编译，而当条件不满 足是则编译另一部分。 例如： `ifdef WINDOWS parameter WORD_SIZE = 16 `else parameter WORD_SIZE = 32 `endif • 在编译过程，如果已定义名字为WINDOWS的文本宏，就选 择第一种参数声明，否则选择第二种参数说明。 • `else 程序指令对于`ifdef 指令是可选的。
《Verilog设计入门》PPT课件
精选PPT
18
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.2 4选1多路选择器及其case语句表述方式 6．赋值操作符 “<=”，只能用于顺序语句，不能用于assign引 导的并行语句
两种过程赋值操作： （1）阻塞式赋值“=”：语句执行结束，右侧表达式的值立刻赋给左侧 目标变量。
对于always引导的块语句中含有多条阻塞式赋值语句时，当执行某 一条语句时，其它语句不允许执行，被阻塞了，具有顺序执行的特点。
精选PPT
23
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.4 4选1多路选择器及其if语句描述方式
精选PPT
24
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.4 4选1多路选择器及其if语句描述方式 1．if_ else条件语句 if（表达式） begin 语句1；语句2；…..语句n； end else begin 语句n+1；语句n+2；…..语句n+n； end
input a,b;
output so,co;
assign so = a ^ b;
assign co = a & b;
endmodule
精选PPT
28
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.5 加法器及其Verilog描述
2.基于always @引导的过程语句和逻辑操作符的描述
module h_adder2(a,b,so,co);
endmodule
精选PPT
34
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.5 加法器及其Verilog描述 5. 全加器描述----用半加器、或门模块及例化语句描述
精选PPT
第4部分verilog语法入门学习课件
·在过程块中对变量赋值时，忘了把它定义为寄存器 类型（reg）或已把它定义为连接类型了（wire） · 把实例的输出连接出去时，把它定义为寄存器类型
寄存器类型变量共有四种数据类型：
类型
功能
.
reg
无符号整数变量，可以选择不同的位宽。
integer 有符号整数变量，32位宽，算术运算可产生2的补码。
real
有符号的浮点数，双精度。
time
无符号整数变量，64位宽（Verilog-XL仿真工具用64位的
正数来记录仿真时刻）
Reg [7:0]a 8位寄存器a
file = /libs/TTL_U/udp.lib
4.3 Verilog 的数据类型和逻辑值
1、Verilog 的四种逻辑值
4buf 4buf
04 0、低、伪、逻辑低、地、VSS、负插入 14 1、高、真、逻辑高、电源、VDD、正插入
4buf
X4 X、不确定：逻辑冲突无法确定其逻辑值
4bufif
endmodule
4.1 简单的 Verilog HDL模块
module trist1(out,in,enable); output out; input in, enable; mytri tri_inst(out,in,enable) endmodule
module mytri(out,in,enable); output out; input in, enable; assign out = enable? In : "bz; endmodule
· 标识符最长可以达到1023个字符。
· 模块名、端口名和实例名都是标识符。
· Verilog语言是大小写敏感的
4、标识符
寄存器类型变量共有四种数据类型：
类型
功能
.
reg
无符号整数变量，可以选择不同的位宽。
integer 有符号整数变量，32位宽，算术运算可产生2的补码。
real
有符号的浮点数，双精度。
time
无符号整数变量，64位宽（Verilog-XL仿真工具用64位的
正数来记录仿真时刻）
Reg [7:0]a 8位寄存器a
file = /libs/TTL_U/udp.lib
4.3 Verilog 的数据类型和逻辑值
1、Verilog 的四种逻辑值
4buf 4buf
04 0、低、伪、逻辑低、地、VSS、负插入 14 1、高、真、逻辑高、电源、VDD、正插入
4buf
X4 X、不确定：逻辑冲突无法确定其逻辑值
4bufif
endmodule
4.1 简单的 Verilog HDL模块
module trist1(out,in,enable); output out; input in, enable; mytri tri_inst(out,in,enable) endmodule
module mytri(out,in,enable); output out; input in, enable; assign out = enable? In : "bz; endmodule
· 标识符最长可以达到1023个字符。
· 模块名、端口名和实例名都是标识符。
· Verilog语言是大小写敏感的
4、标识符
北大Verilog课件--17_Verilog任务与函数
函数中不能有时序控制，但调用它的过程可以有时序控制。 函数中不能有时序控制，但调用它的过程可以有时序控制。 在函数中作为register使用 函数名f_or_and在函数中作为 函数名 在函数中作为 使用
函数
主要特性： 主要特性：
• 函数定义中不能包含任何时序控制语句。 函数定义中不能包含任何时序控制语句。 • 函数至少有一个输入，不能包含任何输出或双向端口。 函数至少有一个输入，不能包含任何输出或双向端口。 • 函数只返回一个数据，其缺省为reg类型。 函数只返回一个数据，其缺省为 类型 类型。 • 传送到函数的参数顺序和函数输入参数的说明顺序相同。 传送到函数的参数顺序和函数输入参数的说明顺序相同。 • 函数在模块（module)内部定义。 函数在模块（ 内部定义。 内部定义 • 函数不能调用任务，但任务可以调用函数。 函数不能调用任务，但任务可以调用函数。 • 函数在 函数在Verilog中定义了一个新的范围（scope)。 中定义了一个新的范围（ 中定义了一个新的范围 。 • 虽然函数只返回单个值，但返回的值可以直接给信号连接赋值。 虽然函数只返回单个值，但返回的值可以直接给信号连接赋值。 这在需要有多个输出时非常有效。 这在需要有多个输出时非常有效。 {o1, o2, o3, o4} = f_ or_ and (a, b, c, d, e);
module mult (clk, a, b, out, en_mult); input clk, en_mult; input [3: 0] a, b; output [7: 0] out; reg [7: 0] out; always @( posedge clk) multme (a, b, out); // 任务调用 task multme; // 任务定义 input [3: 0] xme, tome; output [7: 0] result; wait (en_mult) result = xme * tome; endtask endmodule
Verilog示例教程PPT教学课件
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; `minus: out = a - b; //位运算 `band: out = a & b; `bor: out = a | b; `unegate: out = ~a; //单目运算 default: out = 8'hx;
endmodule
设计示例四（续） 用四个T触发器组成一个进位计数器
module ripple_carry_counter(q, clk, reset); output [3:0] q; input clk, reset; //4 instances of the module TFF are created. TFF tff0(q[0],clk, reset); TFF tff1(q[1],q[0], reset); TFF tff2(q[2],q[1], reset); TFF tff3(q[3],q[2], reset); endmodule
//延迟200个单位时间，触发事件end_first_pass
end
$finish;
//结束仿真
end
设计示例三 (续）
always @(end_first_pass) clearb = ~ clearb; //清零信号电平翻转
always @(posedge clock) $display (“ at time %0d clearb= %b data= %b qout= %b ”, $time,clearb,data,qout);
宏定义stim引用,等同于 #100 data=4'b 注意引用时要用 `符号。
begin case(opcode) //算术运算 `plus: out =a + b; `minus: out = a - b; //位运算 `band: out = a & b; `bor: out = a | b; `unegate: out = ~a; //单目运算 default: out = 8'hx;
endmodule
设计示例四（续） 用四个T触发器组成一个进位计数器
module ripple_carry_counter(q, clk, reset); output [3:0] q; input clk, reset; //4 instances of the module TFF are created. TFF tff0(q[0],clk, reset); TFF tff1(q[1],q[0], reset); TFF tff2(q[2],q[1], reset); TFF tff3(q[3],q[2], reset); endmodule
//延迟200个单位时间，触发事件end_first_pass
end
$finish;
//结束仿真
end
设计示例三 (续）
always @(end_first_pass) clearb = ~ clearb; //清零信号电平翻转
always @(posedge clock) $display (“ at time %0d clearb= %b data= %b qout= %b ”, $time,clearb,data,qout);
宏定义stim引用,等同于 #100 data=4'b 注意引用时要用 `符号。
北航夏宇闻verilog讲稿ppt语法入门.pptx
目的:
▪ 通过简单的例子了解Verilog模块的基本构成 ▪ 了解Verilog模块的层次结构和行为模块 ▪ 了解Verilog模块的测试
简单的 Verilog HDL 模块
下面先介绍几个简单的Verilog HDL程序,然后从中分 析Verilog HDL程序的特性。
例[2.1.1]: module adder ( count,sum,a,b,cin ); input [2:0] a,b; input cin; output count; output [2:0] sum; assign {count,sum}=a+b+cin; endmodule
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
பைடு நூலகம்
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
endmodule
简单的 Verilog HDL 模块
上述程序例子通过另一种方法描述了一个三态 门。
在这个例子中存在着两个模块：模块trist1 调用模块 mytri 的实例元件 tri_inst。
模块 trist1 是上层模块。模块 mytri 则被称 为子模块。
通过这种结构性模块构造可构成特大型模块。
▪ 通过简单的例子了解Verilog模块的基本构成 ▪ 了解Verilog模块的层次结构和行为模块 ▪ 了解Verilog模块的测试
简单的 Verilog HDL 模块
下面先介绍几个简单的Verilog HDL程序,然后从中分 析Verilog HDL程序的特性。
例[2.1.1]: module adder ( count,sum,a,b,cin ); input [2:0] a,b; input cin; output count; output [2:0] sum; assign {count,sum}=a+b+cin; endmodule
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
பைடு நூலகம்
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
endmodule
简单的 Verilog HDL 模块
上述程序例子通过另一种方法描述了一个三态 门。
在这个例子中存在着两个模块：模块trist1 调用模块 mytri 的实例元件 tri_inst。
模块 trist1 是上层模块。模块 mytri 则被称 为子模块。
通过这种结构性模块构造可构成特大型模块。
《NCverilog教程》课件
覆盖率
覆盖率是测试验证中的一个重要概念， 它描述了测试用例覆盖了多少代码。覆 盖率可以分为多种类型，如语句覆盖率 、分支覆盖率、条件覆盖率等。
VS
断言
断言是Verilog中用于描述程序行为的一 种方式。断言可以用于检查程序中的某些 条件是否满足，如果不满足则产生错误。 断言通常用于验证程序的正确性。
详细描述：通过中等难度的实例，帮助学习者深入理解 Verilog的编程原理和技巧，提高编程能力。
详细描述：通过中等难度的实例，让学习者实践编写较 复杂的Verilog代码，掌握高级编程技巧和方法。
复杂实例解析
在此添加您的文本17字
总结词：高级应用
在此添加您的文本16字
详细描述：通过复杂的Verilog代码实例，介绍Verilog在 硬件设计中的应用和实践，包括数字系统设计、硬件测试 等。
05
NCVerilog调试与优化
Chapter
调试工具与技巧
调试工具
使用NCVerilog的调试工具，如仿真 器、调试器等，可以帮助开发者定位 和解决代码中的问题。
调试技巧
在调试过程中，可以采用断点、单步 执行、变量监视等技巧，以便更好地 观察和了解代码的执行情况。
优化策略与技巧
优化策略
优化NCVerilog代码时，可以采用一些常见的优化策 略，如流水线化、并行化、减少计算复杂度等。
它基于Verilog语言，并扩展了其功能 ，支持高性能的数字系统设计。
NCVerilog的特点
支持高性能数字系统设计
NCVerilog提供了高性能的硬件描述语言，支 持大规模数字系统的设计和实现。
高效仿真和综合
NCVerilog具有高效的仿真和综合工具，能够 快速验证和实现设计。
VerilogHDL语言基础教材教学课件
IEEE标准
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。
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。
NCverilog教程PPT课件
Step）使用ncverilog命令。选择多步模式。
第8页/共32页
选择多步模式 Multiple step
第9页/共32页
选择creat cds.lib file，弹出第二个对 话框，save，在新对话框中点击ok， 之后在最初的对话框中点击Ok。
第10页/共32页
nclaunch的主窗口： 左边的窗口中显示了 当前目录下的所有文 件，在编译和描述后 会在右边显示设计的 库。
第15页/共32页
在上述步骤之后，会生成一个你的设计对应的snapshot，仿真 就是针对这个Snapshot进行的。如图示，选中该文件，点击 仿真按钮
之后就启动了simulator,会弹出2个窗口 ： 设计浏览器（Design Browser）和 控制窗口（Console window）
第16页/共32页
但是在这之前要设置 参数，选中module后 选择toolsElaborator 进行设置。
第14页/共32页
设置参数时注意将Access Visibility按 钮选中并且它的值是All，这个选项意味 着全部存取（读，写，连接探测）来仿 真目标，这样就可以在仿真的数据库里 面探测目标和范围，调试你的设计。 由于不是所有的代码都加了时间，为防 止报错在此处加上时间。 然后点击ok即可。
左边的窗口中显示了当前目录下的所有文件在编译和描述后会在右边显示设计的13在在仿真你的设计以前必须用编译器编译源文件并且用描述器elaborator把设计描述成snapshot的形式
N C - Ve r i l o g 概 述
• Cadence的仿真工具NC-Verilog simulator • 在NC-Launch上进行设计仿真 • 在SimVision分析环境下对设计中的问题进行调试
第8页/共32页
选择多步模式 Multiple step
第9页/共32页
选择creat cds.lib file，弹出第二个对 话框，save，在新对话框中点击ok， 之后在最初的对话框中点击Ok。
第10页/共32页
nclaunch的主窗口： 左边的窗口中显示了 当前目录下的所有文 件，在编译和描述后 会在右边显示设计的 库。
第15页/共32页
在上述步骤之后，会生成一个你的设计对应的snapshot，仿真 就是针对这个Snapshot进行的。如图示，选中该文件，点击 仿真按钮
之后就启动了simulator,会弹出2个窗口 ： 设计浏览器（Design Browser）和 控制窗口（Console window）
第16页/共32页
但是在这之前要设置 参数，选中module后 选择toolsElaborator 进行设置。
第14页/共32页
设置参数时注意将Access Visibility按 钮选中并且它的值是All，这个选项意味 着全部存取（读，写，连接探测）来仿 真目标，这样就可以在仿真的数据库里 面探测目标和范围，调试你的设计。 由于不是所有的代码都加了时间，为防 止报错在此处加上时间。 然后点击ok即可。
左边的窗口中显示了当前目录下的所有文件在编译和描述后会在右边显示设计的13在在仿真你的设计以前必须用编译器编译源文件并且用描述器elaborator把设计描述成snapshot的形式
N C - Ve r i l o g 概 述
• Cadence的仿真工具NC-Verilog simulator • 在NC-Launch上进行设计仿真 • 在SimVision分析环境下对设计中的问题进行调试
verilog第一讲课件
软件平台安装
特别提醒：该开发平台对电脑配置要求较高，编译运行时 间较长，大家最好在编译调试的时候把360软件关闭，可 稍微提高编译速度。
0引言 FPGA开发的几个概念介绍 硬件描述语言HDL(Hardware Description Language) 类似于高级程序设计语言.它是一种以文本 形式来描述数字系统硬件的结构和行为的 语言,用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达 式，复杂数字逻辑系统所的逻辑功能。 HDL是高层次自动化设计的起点和基础.
2.关键词 Verilog HDL 定义了一系列保留字，叫做关键词。注意只有小 写的关键词才是保留字。例如，标识符always (这是个关键 词)与标识符ALWAYS(非关键词)是不同的。
always and assign begin buf buf if0 bufif1 case casex casez cmos deassign default defparam disable edge else end endcase endmodule endfunction endprimitive endspecify endtable endtask event for force forever fork function highz0 highz1 if ifnone initial inout input integer join large macrmodule 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 rnmos rpmos rtran rtranif0 rtranif1 scalared small specify specparam strong0 strong1 supply0 supply1 table task time trantranif0 tranif1 tri tri0 tri1 triand trior trireg vectored wait wand weak0 weak1 while wire wor xnor xor
特别提醒：该开发平台对电脑配置要求较高，编译运行时 间较长，大家最好在编译调试的时候把360软件关闭，可 稍微提高编译速度。
0引言 FPGA开发的几个概念介绍 硬件描述语言HDL(Hardware Description Language) 类似于高级程序设计语言.它是一种以文本 形式来描述数字系统硬件的结构和行为的 语言,用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达 式，复杂数字逻辑系统所的逻辑功能。 HDL是高层次自动化设计的起点和基础.
2.关键词 Verilog HDL 定义了一系列保留字，叫做关键词。注意只有小 写的关键词才是保留字。例如，标识符always (这是个关键 词)与标识符ALWAYS(非关键词)是不同的。
always and assign begin buf buf if0 bufif1 case casex casez cmos deassign default defparam disable edge else end endcase endmodule endfunction endprimitive endspecify endtable endtask event for force forever fork function highz0 highz1 if ifnone initial inout input integer join large macrmodule 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 rnmos rpmos rtran rtranif0 rtranif1 scalared small specify specparam strong0 strong1 supply0 supply1 table task time trantranif0 tranif1 tri tri0 tri1 triand trior trireg vectored wait wand weak0 weak1 while wire wor xnor xor
北航 夏宇闻 Verilog HDL语法具体讲解
语法详细讲解
载入存储设备
可以通过使用一个循环或系统任务来载入存有数据的整个存储 器。
ata ,,,,,,,,,,,,,,,0 000 ,,,,,,,,,,,,,,,0 101
reg [3:0] mem [0:15];
,,,,,,,,,,,,,,,1
initial
100
$readmemb(“my_rom_data”,mem); always @ (addr or read_en_)
,,,,,,,,,,,,,,,0
的节点或测试模块中在多个地方被赋值的信号）进行赋值。 initial begin
#10 assign top.dut.fsml.state_reg = `init_state;
语字语强语强法符法制法制详串详详激激,细,细,细励励,,讲讲,讲,,解,解,解
#20 deassign top.dut.fsml.state_reg; end force 和 release 用于寄存器类型和网络连接类型（例如：门级扫 描寄存器的输出）的强制赋值，强制改写其它地方的赋值。
语法详细讲解
强制激励
在一个过程块中，可以用两种不同的方式对信号变量或表达式进 行连续赋值。 ▪ 过程连续赋值往往是不可以综合的，通常用在测试模块中。 ▪ 两种方式都有各自配套的命令来停止赋值过程。 ▪ 两种不同方式均不允许赋值语句间的时间控制。 assign和deassign 适用于对寄存器类型的信号（例如：RTL级上
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
,,k注延,,,,,,,,：迟,,,,,,,,这期,,,#,,(两间,p,,e,个一,r,i,o,时直,d,,/,2钟 是,,),,,模低,,,,,,,,型电,c,l,k,有平,=,,,!些，,c,,l,不而同门，级行描为述描的述模的型模开型始
北航_Verilog_06_有限状态机PPT课件
图形表示：
A/K1=0
Start
➢ 状态 ➢ 转移
!Reset/K2=0,K1=0 !Reset/K2=0,K1=0
Idle
➢ 条件
➢ 开关（操作）
!Reset/K2=0,K1=0
!A
Stop
!Reset|！A/K2=0,K1=1
Clear
A/K2=1
12
Verilog设计
6.2 简单的有限状态机设计
是同步数字逻辑的控制核心。
7
Verilog设计
6.1基本概念
Mealy状态机
➢ 下一状态=F（当前状态，输入信号）； ➢ 输出信号=G（当前状态，输入信号）；
输入
下一状态 的逻辑
激励信号
状态 寄存器
F
clk 输入
当前状态
输出逻辑 输出
G
时钟信号clk
8
Verilog设计
6.1基本概念
Moore状态机
4
Verilog设计
6.1基本概念
如果我们能设计这样一个电路： 1）能记住自己目前所处的状态 ； 2）状态的变化只可能在同一个时钟的跳变沿时刻发生， 而不可能发生在任意时刻； 3）在时钟跳变沿时刻，如输入条件满足，则进入下一 状态，并记住自己目前所处的状态，否则仍保留原来 的状态； 4）在进入不同的状态时刻，对系统的开关阵列做开启 或关闭的操作。
13
Verilog设计
6.2 简单的有限状态机设计
状态转移图
模块定义
A / K1=0 Start
!A
!Reset/
!Reset/
K2=0,K1=0
K2=0,K1=0
Idle
!Reset/ Stop
电子电路设计训练(北航)exp2014verilog课件
实验结果分析
功能分析
分析所设计的电路是否实现了预期的功能， 并找出可能存在的问题。
性能分析
测试电路的性能指标，如频率响应、功耗等 ，并进行分析和优化。
可靠性分析
对电路的可靠性进行评估，包括稳定性、耐 久性和环境适应性等方面。
总结与改进
总结实验过程中的经验和教训，提出改进和 优化电路设计的建议。
寄存器在电子系统中广泛应用，如用于数据的暂存、缓冲、计数、移位等操作，实现数 据的传递和控制。
计数器
计数器定义
计数器是一种时序逻辑电路，能够实现计数的功能，对输入的时 钟信号进行计数，输出计数值。
计数器分类
根据计数的特点和进制数，计数器可以分为二进制计数器、十进制 计数器和任意进制计数器。
计数器应用
03
时序逻辑电路设计
寄存器
寄存器定义
寄存器是一种存储数据的电路，能够保存二进制数据，并在时钟信号的控制下，将数据 从一个状态转移到另一个状态。
寄存器分类
根据功能和结构的不同，寄存器可以分为基本寄存器和移位寄存器。基本寄存器只能存 储数据，而移位寄存器除了存储数据外，还能实现数据的移位操作。
寄存器应用
电子电路设计训练(北航 )exp2014verilog课件
xx年xx月xx日
• Verilog语言基础 • 组合逻辑电路设计 • 时序逻辑电路设计 • 系统级设计 • 实践环节
目录
01
Verilog语言基础
语言特点
01
硬件描述语言
面向对象
02
03
仿真和综合
Verilog是一种硬件描述语言，用 于描述数字电路和系统的结构和 行为。
它包括测试程序、测试仪器和测试夹 具等组件。
- 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)。
行为级和RTL级
module muxtwo (out, a, b, sl); input a,b,sl; output out; Reg out; always @(sl or a or b) if (!sl) out = a; else out = b; endmodule
a out b
sl
行为级和RTL级
Verilog HDL 的抽象级别
语言本身提供了各种层次抽象的表述， 可以用详细程度有很大差别的的多层次 模块组合来描述一个电路系统。
行为级：技术指标和算法的Verilog描述 RTL级：逻辑功能的Verilog描述 门级 ：逻辑结构的Verilog描述 开关级：具体的晶体管物理器件的描述
Verilog HDL 的抽象级别
Verilog HDL 公开发表 Verilog IEEE1364-字都 适 用 的 Verilog 标准公开发表
2001
1989
CADENCE 公司 购买 Verilog 版权 VerilogIEEE1364-1995 标准公开发表 Verilog-XL
设计复杂数字系统的工具和手段
两种硬件描述语言 ： Verilog VHDL
有哪几种硬件描述语言？ 各有什么特点？
• Verilog HDL - 较多的第三方工具的支持 - 语法结构比VHDL简单 - 学习起来比VHDL容易 - 仿真工具比较好使 - 测试激励模块容易编写
Verilog HDL 的发展历史
• • • • 行为级：有关行为和技术指标模块，容易理解； RTL级 ：有关逻辑执行步骤的模块，较难理解； 门级 ：有关逻辑部件互相连接的模块。很难理解； 开关级：有关物理形状和布局参数的模块，非常难 理解。 注解：理解是指对模块整体功能的理解
抽象级别和综合与仿真的关系
行为仿真：行为的验证和验证模块分割的合理性； 前仿真 ：即 RTL级仿真，检查有关模块逻辑执
u2
u1
sela
nsl
u3
out
u4
selb
sl
综合器的作用
• 自动地把符合一定风格的 Verilog 行为模 块转变为用门级结构描述的模块。 • 门级结构描述的模块也是得到Verilog仿 真器支持的，模块行为正确与否可以通 过仿真验证。
Verilog模块的编写和验证举例
--- 8位加法器的设计和验证 --新设计方法的总体印象
讲课的主要内容
• • • • • • 复杂数字系统与信号处理的关系 为什么要研究复杂的数字逻辑系统 设计数字系统的基本方法 设计复杂数字系统的工具和手段 数字系统的基本结构 Verilog 语言的特点和基本语法
讲课的主要内容
• • • • • • Verilog模块和电路结构的关系 两种不同的Verilog模块 可综合模块的风格 测试用模块的编写要点 语法要点 设计示例分析
两者建模能力的比较
行为级 的抽象
SystemVerilog
系统级
算法级
VHDL Verilog
寄存器传输级
逻辑门级 VITAL
开关电路级
VerilogHDL 与 VHDL 建 模 能 力 的 比 较
Verilog HDL有什么用处？
在各种抽象层次上描述数字电路 测试各种层次数字电路的行为 设计出正确有效的复杂电路结构
- 设计面包板和线路板； - 调试； - 定型； - 设计复杂的系统（几十万门以上）极其困难。
怎样设计如此复杂的系统？
• 现代的设计方法： - 选用合适的 EDA仿真工具；
- 选用合适电路图输入和HDL编辑工具； - 逐个编写可综合HDL模块； - 逐个编写HDL测试模块； - 逐个做Verilog HDL 电路逻辑访真； - 编写Verilog HDL总测试模块； - 做系统电路逻辑总仿真；
怎样设计如此复杂的系统？
• 现代的设计方法（续前）：
- 选用合适的基本逻辑元件库和宏库 - 租用或购买必要的IP核； - 选用合适的综合器； - 进行综合得到门级电路结构； - 布局布线，得到时延文件； - 后仿真； - 定型， FPGA编码或ASIC投片
Top-Down 设计思想
系统级设计
模块A
行步骤是否正确。
逻辑综合：把RTL级模块或符合综合风格的行为
模块转换成门级 。
后仿真：用门级模型做验证，检查由门的互连构
成的逻辑其功能是否正确。 布局布线： 在门级模型的基础上加上了布线延时
布局布线后仿真：与真实的电路最接近的验证。
简单的Verilog模块的组成
行为级与门级的不同点 ？ 综合与模块的关系是什么？
数字信号处理系统的分类
• 非实时系统：
信号处理的工作是可以事后进行。
• 实时系统：
信号处理的工作必须在规定的很短的时间内完 成。
数字信号处理系统的实现
• 非实时系统： 通用的计算机和利用通用计算机改装的设备，主 要工作量是编写 “C” 程序。输入/输出数据大多 为文本 。 实时系统： 信号处理专用的微处理器为核心的设备，主要工 作量是编写汇编程序。输入/输出数据大多为数据 流，直接用于控制 。
没问题
优 化 、布 局 布 线
布 线 后 门 级 仿 真
有问题
没问题
电路制造工艺文件 或 FPGA码流文件
为什么要用 硬件描述语言来设计？
• 电路的逻辑功能容易理解； • 便于计算机对逻辑进行分析处理； • 把逻辑设计与具体电路的实现分成两个独立 的阶段来操作； • 逻辑设计与实现的工艺无关； • 逻辑设计的资源积累可以重复利用； • 可以由多人共同更好更快地设计非常复杂 的逻辑电路（几十万门以上的逻辑系统）。
•
实时数字信号 处理系统实现中存在的技术难点
1) 算法问题。 2) 电路实现问题： 如果由最快的信号处理专用的微处理器为 核心的设备也来不及处理如此大量的数据 怎么办呢？
实时数字信号 处理系统实现中存在的技术难点 和解决办法
1) 算法问题。研究并行快速算法。 2) 电路实现问题： 设计并研制具有并行结构的数字和计 算逻辑结构和相应的接口逻辑。
- 软件只能提高系统的灵活性能 - 军用系统的实时、高可靠、低功耗要求 - 系统的功能专一，但对其各种性能要求极高 - 降低系统的设计和制造成本
设计数字系统的基本方法
传统的：线路图 现代的：硬件描述语言
怎样设计如此复杂的系统？
• 传统的设计方法： - 查用器件手册；
- 选用合适的微处理器和电路芯片；
“Computing 这门学问研究怎样系统地有步骤 地描述和转换信息，实质上它是一门覆盖了 多个知识和技术范畴的学问，其中包括了计 算的理论、分析、设计、效率和应用。它提 出的最基本的问题是什么样的工作能自动完 成，什么样的不能。”（摘自Denning et al., “Computing as a Discipline,” Communication of ACM, January,1989）。
Verilog HDL 的应用方面
• ASIC 和FPGA设计师可用它来编写可综合的 代码。 • 描述系统的结构，做高层次的仿真。 • 验证工程师编写各种层次的测试模块对具体电 路设计工程师所设计的模块进行全面细致的验 证。 • 库模型的设计：可以用于描述ASIC 和FPGA 的基本单元（Cell）部件，也可以描述复杂的 宏单元（Macro Cell）。
Verilog HDL入门
module myadder(clock, reset, a, b, sum); parameter width = 8; input clock, reset; input [width-1:0] a, b; output [width :0] sum; reg [width-1:0] a_reg, b_reg; reg [ width : 0 ] sum; always @(posedge clock or negedge reset) if (!reset) begin a_reg <= ’b0; b_reg <= ’b0; sum<= ’b0; end
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
用EDA设计数字系统的流程
电 路 图 设 计 文 件 HDL 设 计 文 件
有问题
电路功能仿真
HDL功能仿真
有问题
没问题 没问题
与 实 现 逻 辑 的 物 理 器 件 有 关 的 工 艺 技 术 文 件 HDL综合 确定实现电路 的具体库名
算法和数据结构的基本概念
• 算法就是解决特定问题的有序步骤。 • 数据结构就是解决特定问题的相应的 模型。
编程语言和程序的基本概念
• 编程语言：
程序员利用一种由专家设计的既可以被人理解， 也可以被计算机解释的语言来表示算法问题的求 解过程。这种语言就是编程语言。
• 程序： 由编程语言所表达的算法问题的求解过
程就是。
• 常 用 的 编 程 语 言 ： C、Pascal、Fortran、
Basic或汇编语言。
计算机体系结构和硬线逻辑 的基本概念
• 计算机体系结构：是一门 讨论和研究通
用的计算机中央处理器如何提高运算速度 性能的学问。
• 硬线逻辑： 由与门、或门、非门、触发
器、多路器等基本逻辑部件造成的逻辑系 统。
数字信号处理的基本概念
• 现代电子系统设备中广泛使用了数字信号处理 专 用集成电路。 • 用于数字信号传输中所必需的滤波、变换、加密、 解密、编码、解码、纠检错、压缩、解压缩等操 作。 • 处理工作从本质上说都是数学运算。 • 完全可以用计算机或微处理器来完成处理工作。
计算（Computing）的基本概念
这个行为的描述并没有说明如果输入 a 或 b是三态的（高阻时）输出应该 是什么，但有具体结构的真实电路是 有一定的输出的。