第6章Verilog设计验证和简单组合逻辑电路设计
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。
第七讲组合逻辑电路的Verilog设计
基本门电路的Verilog描述
1. assign语句 assign out = a & b;
2. 门原语 xor xor1(out, a, b);
三态门的Verilog描述
1. assign 语句 assign dout = en ? din : ‘bz;
2. 条件语句 if( en==1 ) else
b
1010
a<<1
b
1011
a>>1
a
？
b 1
具体电路结构
取反 加减 与/或 异或 左移 右移
？
out
实现代码（1）
module alu ( in1, in2, op, out ); input [15:0] in1, in2; input [3:0] op; output [15:0] out;
dout = din; dout = ‘bz;
全加器的Verilog描述
wire [3:0] x,y;
wire cin;
reg [3:0] sum;
reg cout;
描述1：assign {cout, sum} = x + y + cin;
描述2：always @ ( x or y or cin)
endcase end
dout = 3’b111; dout = 3’b110; dout = 3’b101; dout = 3’b100;
dout = 3’b000; dout = 3’bx;
多路选择器
always @＊ begin
case (sel) 2’b00: Out = A; 2’b01: Out = B; 2’b10: Out = C; 2’b11: Out = D; default : Out = 0;
Verilog简单的组合逻辑设计
深圳大学实验报告课程名称：数字系统设计实验项目名称：练习一简单的组合逻辑设计学院：信息工程学院专业：电子信息工程指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：2012-10-09实验报告提交时间：2012-10-23教务部制实验目的与要求：1、掌握基本组合逻辑电路的实现方法；2、初步了解两种基本组合逻辑电路的生成方法；3、学习测试模块的编写；4、通过综合和布局布线了解不同层析仿真的物理意义。
实验内容：练习题 1设计一个字节（8位）的比较器要求：比较两个字节的大小，如a[7:0]大于b[7:0]，则输出高电平，否则输出低电平；并改写测试模型，使其能进行比较全面的测试。
观测RTL级仿真、综合后门级仿真和布线后仿真有什么不同，并说明这些不同的原因。
从文件系统中查阅自动生成的compare.vm，compare.vo文件和compare.v做比较，说出它们的不同点和相同点。
I、源代码如下：module Compare(equal,a,b);input[7:0] a,b;output equal;assign equal=(a>b)?1:0;endmoduleII、RTL级仿真（顶层）：RTL级仿真（底层）：III、综合后门级仿真：IV、仿真代码一：module Test_Compare;// Inputsreg [7:0] a;reg [7:0] b;// Outputswire equal;// Instantiate the Unit Under Test (UUT) Compare uut (.equal(equal),.a(a),.b(b));initial begin// Initialize Inputsa = 0;b = 0;#100 a=0000_0000;b=0000_0000;#100 a=0001_0000;b=0000_0000;#100 a=0001_0000;b=1000_0000;#100 a=1111_0000;b=0000_1111;#100 a=0000_0000;b=0000_0000;#100 a=0101_0000;b=1000_0000;#100 a=0001_0100;b=1000_1000;#100 a=1111_0010;b=1000_1111;#100 $stop;endendmoduleV、仿真结果一如下：仿真代码二：module Test_Compare;// Inputsreg [7:0] a;reg [7:0] b;Reg clock;// Outputswire equal;// Instantiate the Unit Under Test (UUT) Compare uut (.equal(equal),.a(a),.b(b));initial begin// Initialize Inputsa = 0;b = 0;Clock=0;endalways #50 clock=~clock;always@(posedge clock)begina=($random%256);b=($eandom%256);endinitialbegin #100000 $stop;endendmodule仿真结果二如下：注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
verilog组合逻辑写法
verilog组合逻辑写法摘要：一、引言二、Verilog 组合逻辑概述1.组合逻辑基本概念2.Verilog 中组合逻辑的表示方法三、Verilog 组合逻辑的写法1.逻辑表达式的基本元素2.逻辑运算符3.组合逻辑电路的描述方法四、Verilog 组合逻辑的实例分析1.与门、或门、非门实例2.组合逻辑电路的设计实例五、总结与展望正文：一、引言Verilog 是一种用于描述数字电路和模拟混合信号电路的硬件描述语言，广泛应用于集成电路设计领域。
在Verilog 中，组合逻辑是一种基本的逻辑类型，用于描述不涉及时序的逻辑电路。
本文将详细介绍Verilog 组合逻辑的写法。
二、Verilog 组合逻辑概述1.组合逻辑基本概念组合逻辑电路是一种不涉及时序的电路，其输出仅与当前输入的状态有关。
组合逻辑电路主要包括与门、或门、非门等基本逻辑门，以及这些逻辑门的组合。
2.Verilog 中组合逻辑的表示方法在Verilog 中，组合逻辑可以通过编写代码来描述。
代码中包含逻辑表达式和描述语句，用于表示组合逻辑电路的结构和功能。
三、Verilog 组合逻辑的写法1.逻辑表达式的基本元素在Verilog 中，逻辑表达式由逻辑变量、逻辑运算符和括号组成。
逻辑变量可以是线网（wire）或寄存器（reg），逻辑运算符包括与（&）、或（|）、异或（^）、与非（~&）、或非（~|）等。
2.逻辑运算符Verilog 支持一元逻辑运算符（如非（~）、异或（^））和二元逻辑运算符（如与（&）、或（|））。
这些运算符可以用于构建复杂的逻辑表达式。
3.组合逻辑电路的描述方法在Verilog 中，可以使用assign 语句和always 块来描述组合逻辑电路。
assign 语句用于描述线网的赋值，而always 块用于描述组合逻辑电路的时序行为。
四、Verilog 组合逻辑的实例分析1.与门、或门、非门实例以一个简单的与门为例，可以使用Verilog 代码如下：```wire a, b;assign a = 1"b0;assign b = 1"b0;assign c = a & b;```这里，a 和b 是两个逻辑变量，c 是输出变量。
数电实验-组合逻辑电路设计
数字逻辑电路实验实验报告学号：班级：姓名：实验3：组合逻辑电路(3)——组合逻辑电路设计一实验内容利用Quartus II实现0到9的Hamming码编码和解码电路，并在芯片中下载实现。
要求：实现对从0000到1001输入的编码和解码，并可发现并纠正传输中的单错，对双错不做要求。
在芯片中下载电路并在实验板上验证。
二实验原理2.1电路需求分析Hamming码是一套可定位码字传输中单错并纠正单错的编码体系，以4位二进制为例，其编解码和纠错原理如下：将7位二进制数的各位由低到高依次编号为1B、10B、11B、100B、……、111B。
其中为2的整数次幂的位（即1B、10B、100B）位校验位，其他四位作为数据位。
编码时，三个校验位分别与编号特定位为1的位上数字做奇偶校验（即编号位1B、11B、101B、111B的校验结果为1B位的值，10B、10B、100B、110B的校验结果为10B的值，100B、101B、110B和111B的校验结果为100B的值）。
偶校验在电路实现中更直接容易。
译码时，在仅考虑无错或单错的情形下，若三个校验位的校验结果均正确，则结果是四个数据位本身；若某位或某几位校验结果有错，可据此综合定位错误的位置：若仅1位校验结果有错，则错误出于该校验位本身；若2位校验结果有错，则该2位校验位所共同参与校验且不参与另一位校验的数据位结果有错；若三维结果均有错，则必然为111B位有错。
分析可知，编码电路可根据上述原理使用异或门实现，也可根据编码真值表由与门实现；译码电路中可使用3×4次异或运算生成校验结果，再由校验结果定位错误位后对相应位取反实现。
2.2Quartus软件从管脚分配到下载验证的过程Quartus中，在设计好电路的输入输出并选择合适的芯片型号后，可使用Pin Planner工具进行管脚分配：窗口下方有当前设计电路中所有的输入和输出节点，在Location中可选择对应节点对应的管脚。
verilog组合逻辑写法
verilog组合逻辑写法Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字电路的行为和结构。
在Verilog中，组合逻辑是一种基本的电路设计方法，它通过将输入信号映射到输出信号来实现特定的功能。
本文将介绍Verilog中组合逻辑的写法。
在Verilog中，组合逻辑的写法主要包括模块声明、输入输出端口声明和逻辑实现三个部分。
首先，我们需要声明一个模块，用于封装组合逻辑的实现。
模块声明的语法如下：module 模块名 (输入端口, 输出端口);// 逻辑实现endmodule其中，模块名是自定义的，输入端口和输出端口是模块与外部环境进行数据交互的接口。
接下来，我们需要声明输入输出端口。
输入输出端口的声明语法如下：input 输入信号名;output 输出信号名;在Verilog中，输入信号用于接收外部输入的数据，输出信号用于输出计算结果。
最后，我们需要在模块中实现组合逻辑。
组合逻辑的实现主要通过逻辑运算符和条件语句来完成。
逻辑运算符包括与（&）、或（|）、非（~）、异或（^）等。
这些运算符可以用于实现逻辑门电路，如与门、或门、非门和异或门等。
条件语句包括if语句和case语句。
if语句用于根据条件执行不同的操作，case语句用于根据不同的输入值执行不同的操作。
下面是一个简单的例子，用于实现一个两输入与门的功能：module and_gate (input a, input b, output y);assign y = a & b;endmodule在这个例子中，我们声明了一个名为and_gate的模块，该模块有两个输入端口a和b，一个输出端口y。
通过assign语句，我们将输入端口a和b进行与运算，并将结果赋值给输出端口y。
通过以上的介绍，我们可以看出，Verilog中的组合逻辑写法主要包括模块声明、输入输出端口声明和逻辑实现三个部分。
在逻辑实现中，我们可以使用逻辑运算符和条件语句来实现不同的功能。
4.6 用VerilogHDL描述组合逻辑电路.ppt
//Gate-level description of a 2-
4、设计举例
to-4-line decoder
试用Verilog语言的门级
module _2to4decoder
(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
E1
& Y0
FA1 (S[1],C1,A[1],B[1],C0), FA2 (S[2],C2,A[2],B[2],C1), FA3 (S[3],C3,A[3],B[3],C2);
endmodule
4.6.2 组合逻辑电路的数据流建模
数据流建模能在较高的抽象级别描述电路的 逻辑功能。通过逻辑综合软件，能够自动地 将数据流描述转换成为门级电路。
&&
逻辑与
||
逻辑或
移位运算符 （双目运算
符）
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
位运算符与缩位运算的比较
A：4’b1010 、 B：4’b1111，
0 1x
0 xx 0 xx
调用名
and A1（out，in1，in2，in3）；
nand真值表
z
nand
输入1
01xz
0
0 1111
x
输1 1 0 x x
verilog 组合逻辑 实现算法
一、概述Verilog语言是一种硬件描述语言（HDL），被广泛用于数字电路设计。
在Verilog中，组合逻辑是指没有状态或存储功能的逻辑电路，其输出仅依赖于输入。
本文将探讨如何使用Verilog语言实现组合逻辑算法，通过引入逻辑门和时序逻辑实现算法功能的计算、控制、通信和存储。
二、Verilog组合逻辑简介1、组合逻辑的特点组合逻辑是指没有存储功能，输出仅由输入决定，不受时钟信号控制。
在Verilog中，通常使用逻辑门（与、或、非、异或等）来描述组合逻辑电路。
组合逻辑可以用于实现逻辑函数、布尔函数和算术运算等。
2、Verilog中的组合逻辑建模在Verilog中，组合逻辑可以通过assign语句或always(*)块来建模。
assign语句用于描述简单的逻辑运算，而always(*)块则用于描述更复杂的逻辑功能，可以包括多路选择器、比较器和算术运算等。
三、Verilog组合逻辑实现算法的步骤1、确定算法需求在实现算法之前，需要明确算法的需求和功能，包括输入输出的定义、逻辑运算的实现和所需的硬件资源。
2、建立逻辑框架根据算法需求，建立逻辑框架，包括输入输出端口、逻辑运算单元和输出控制单元。
逻辑框架可以由逻辑门组成，也可以包括多个逻辑模块的互连。
3、选择适当的逻辑门根据算法需求，选择适当的逻辑门来实现逻辑运算。
常用的逻辑门包括与门、或门、非门和异或门等，可以根据实际需求组合使用。
4、实现算法功能根据逻辑框架和选择的逻辑门，逐步实现算法功能。
可以通过assign语句或always(*)块来描述逻辑运算，实现算法的功能。
5、验证和调试使用仿真工具对Verilog代码进行验证和调试，确保算法功能的正确性和稳定性。
可以通过输入不同的测试数据，观察输出结果是否符合预期。
6、优化算法性能根据仿真结果和实际需求，对算法进行性能优化，包括减少逻辑延迟、优化硬件资源和提高运算速度等。
四、Verilog组合逻辑实现算法的应用Verilog组合逻辑可以广泛应用于数字电路设计、通信系统、控制系统和嵌入式系统等领域。
《verilog_数字系统设计课程》(第二版)思考题答案
绪论1.什么是信号处理电路？它通常由哪两大部分组成？信号处理电路是进行一些复杂的数字运算和数据处理，并且又有实时响应要求的电路。
它通常有高速数据通道接口和高速算法电路两大部分组成。
2.为什么要设计专用的信号处理电路？因为有的数字信号处理对时间的要求非常苛刻，以至于用高速的通用处理器也无法在规定的时间内完成必要的运算。
通用微处理器芯片是为一般目的而设计的，运算的步骤必须通过程序编译后生成的机器码指令加载到存储器中，然后在微处理器芯片控制下，按时钟的节拍，逐条取出指令分析指令和执行指令，直到程序的结束。
微处理器芯片中的内部总线和运算部件也是为通用目的而设计，即使是专为信号处理而设计的通用微处理器，因为它的通用性也不可能为某一特殊的算法来设计一系列的专用的运算电路而且其内部总线的宽度也不能随便的改变，只有通过改变程序，才能实现这个特殊的算法，因而其算法速度也受到限制所以要设计专用的信号处理电路。
3.什么是实时处理系统？实时处理系统是具有实时响应的处理系统。
4.为什么要用硬件描述语言来设计复杂的算法逻辑电路？因为现代复杂数字逻辑系统的设计都是借助于EDA工具完成的，无论电路系统的仿真和综合都需要掌握硬件描述语言。
5.能不能完全用C语言来代替硬件描述语言进行算法逻辑电路的设计？不能，因为基础算法的描述和验证通常用C语言来做。
如果要设计一个专用的电路来进行这种对速度有要求的实时数据处理，除了以上C语言外，还须编写硬件描述语言程序进行仿真以便从电路结构上保证算法能在规定的时间内完成，并能通过与前端和后端的设备接口正确无误地交换数据。
6.为什么在算法逻辑电路的设计中需要用C语言和硬件描述语言配合使用来提高设计效率？首先C语言很灵活，查错功能强，还可以通过PLI编写自己的系统任务，并直接与硬件仿真器结合使用。
C语言是目前世界上应用最为广泛的一种编程语言，因而C程序的设计环境比Verilog HDL更完整，此外，C语言有可靠地编译环境，语法完备，缺陷缺少，应用于许多的领域。
《Verilog HDL数字系统设计——原理、实例及仿真》课件第8章
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第8章 常用组合逻辑电路设计
7
【代码8.1】 实现普通编码器的Verilog HDL描述。
其功能仿真结果见图8.2。
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第8章 常用组合逻辑电路设计
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【代码8.4】 二—十进制译码器模块。
其功能仿真结果见图8.7。
第8章 常用组合逻辑电路设计
第8章 常用组合逻辑电路设计
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。
用VerilogHDL描述组合逻辑电路
endmodule
4位全加器的描述 --调用1位全加器
case (S)
2’d0: Y = D[0]; Nhomakorabea2’d1: Y = D[1];
2’d2: Y = D[2];
2’d3: Y = D[3];
endcase
end
endmodule
例：对基本的4线-2线优先编码器的行为进行Verilog描述。
module priority(W, Y) input [3:0] W； output reg [1:0] Y; always @(W) casex (W) 4’b1xxx: Y = 3; 4’b01xx: Y = 2; 4’b001x: Y = 1; 4’b0001: Y =0;; default: begin z = 0; Y=2’bx；end //W无效时,z=0,Y为高阻 endcase
E
Y0
例：用数据流建模方法对2
线-4线译码器的行为进行
Y1
描述。
A0 Y2
A1 Y3
module decoder_df (A1,A0,E,Y); input A1,A0,E; output [3:0] Y; assign Y[0] = ~(~A1 & ~A0 & ~E); assign Y[1] = ~(~A1 & A0 & ~E); assign Y[2] = ~(A1 & ~A0 & ~E); assign Y[3] = ~(A1 & A0 & ~E);
verilog 组合逻辑例子
verilog 组合逻辑例子（原创实用版）目录1.引言2.Verilog 组合逻辑简介3.Verilog 组合逻辑设计举例4.总结正文1.引言Verilog 是一种硬件描述语言，主要用于数字系统硬件的描述和仿真。
在 Verilog 中，组合逻辑电路是一种重要的逻辑电路类型，它可以根据输入信号的当前状态来产生稳定的输出信号。
本文将介绍 Verilog 组合逻辑的相关知识，并通过一些例子来说明如何使用 Verilog 描述组合逻辑电路。
2.Verilog 组合逻辑简介组合逻辑电路是一种数字逻辑电路，其输出信号仅仅取决于输入信号的当前状态，与过去的输入信号无关。
组合逻辑电路具有两个特点：（1）由逻辑门电路组成，不含有任何的记忆元件；（2）电路是单向传输的，电路中不存在任何反馈回路。
在 Verilog 中，可以使用 assign 语句来描述组合逻辑电路。
assign 语句用于对线网进行赋值，等价于门级描述，但从更高的抽象层次对电路进行描述。
3.Verilog 组合逻辑设计举例以下是一个使用 Verilog 描述的组合逻辑电路例子，用于实现一个负数的补码转换功能：```verilogmodule compconv(a, acomp);input [7:0] a;output [7:0] acomp;wire [6:0] b;wire [7:0] y;assign b = ~a[6:0]; // 计算负数的反码assign y[6:0] = b[6:0]; // 计算负数的补码assign y[7] = a[7]; // 保留最高位为 1，表示负数assign acomp = y; // 输出补码endmodule```在这个例子中，我们首先计算输入信号 a 的反码，然后计算其补码，并将结果输出。
这个过程中，我们使用了 Verilog 的 assign 语句来描述组合逻辑电路。
4.总结通过以上例子，我们可以看到如何使用 Verilog 描述组合逻辑电路。
Verilog入门教程笔记
将编码后的信号还原成原始信号，常用于数据解压缩和控制信号生成。例如， 将3个输入信号译码成8个输出信号的3-8译码器。
多路选择器设计实例
多路选择器（Multiplexer）
根据选择信号从多个输入信号中选择一个输出，常用于数据选择和路由。例如，2选1 多路选择器、4选1多路选择器等。
明确CPU需要实现哪些指令集，具备哪些功能，以及达到什么样的性 能指标。
选择合适的架构
根据需求和性能指标，选择适合的CPU架构，如RISC或CISC。
设计指令集
根据所选架构，设计相应的指令集，包括指令格式、操作码、寻址方 式等。
规划寄存器组
设计寄存器组，包括通用寄存器、特殊功能寄存器等，以满足指令执 行和数据存储的需求。
03
组合逻辑电路设计
基本门电路实现方法
01
02
03
04
05
与门（AND Gate）或门（OR Gate） 非门（NOT Gate）与非门（NAND 或非门（NOR
Ga…
Gat…
实现逻辑与操作，当所有输 入为高电平时输出高电平。
实现逻辑或操作，当任一输 入为高电平时输出高电平。
实现逻辑非操作，将输入信 号取反后输出。
实现二进制数的减法运算，可 以通过加法器和取反器来实现。
实现二进制数的乘法运算，通 常采用逐位相乘再相加的方式 实现。
实现二进制数的除法运算，通 常采用逐位相除再减去的方式 实现，也可以使用更高效的算 法如SRT除法算法等。
04
时序逻辑电路设计
触发器类型及特点介绍
RS触发器
具有置0、置1和保持功能，是基 本存储单元。
数字电路的设计。
发展历程
verlog课程设计
verlog课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Verilog硬件描述语言的基本概念，掌握其语法结构和编程规范；2. 学会使用Verilog设计简单的数字电路，如逻辑门、组合逻辑电路和时序逻辑电路；3. 掌握Verilog模块化设计方法，能够阅读和分析复杂的Verilog代码。
技能目标：1. 能够运用Verilog语言编写简单的数字电路程序，实现基本功能；2. 能够使用仿真工具对Verilog设计的电路进行测试和验证，分析并解决常见问题；3. 培养学生的团队合作能力，学会与他人共同分析和设计复杂的数字系统。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路设计和Verilog编程的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生严谨、细致的学习态度，养成良好的编程习惯；3. 引导学生认识到数字电路在现代科技中的重要作用，增强学生的社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为电子信息类专业的基础课程，旨在让学生掌握Verilog硬件描述语言，为后续学习数字电路设计、FPGA开发等课程打下基础。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础，了解数字电路的基本原理，但Verilog编程经验较少。
教学要求：结合学生特点和课程性质，采用理论教学与实践操作相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够独立设计和实现简单的数字电路。
二、教学内容1. Verilog基础知识- Verilog语言概述：发展历程、应用领域和优势- 编程环境搭建：安装与配置Verilog开发工具- 数据类型与运算符：基本数据类型、运算符及其优先级2. 基本语法结构- 模块定义与端口声明：模块结构、端口定义- 常量与变量：定义和使用方法- 控制语句：顺序执行、分支、循环等控制结构3. 数字电路设计- 逻辑门设计：与、或、非、异或等基本逻辑门- 组合逻辑电路设计：编码器、译码器、多路选择器等- 时序逻辑电路设计：触发器、计数器、寄存器等4. 模块化设计方法- 模块化设计理念：模块划分、接口定义- 调用与实例化：模块调用、参数传递- 仿真与调试：测试代码编写、波形分析5. 实践项目- 设计简单的数字电路：如加减法器、比较器等- 分析并优化已有的Verilog代码：提高代码质量与性能- 团队合作项目：共同设计与实现一个复杂的数字系统教学内容安排与进度：本课程共分为10个教学单元，每个单元涵盖上述教学内容的一部分。
(EDA技术及应用)第6章VerilogHDL设计应用实例
第6章 Verilog HDL设计应用实例
6.1 8位加法器的设计
1．系统设计思路 加法器是数字系统中的基本逻辑器件，减法器和硬件乘法器 都可由加法器来构成。多位加法器的构成有两种方式：并行进位和 串行进位。并行进位加法器设有进位产生逻辑，运算速度较快；串 行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。并行进位加法器通常 比串行级联加法器占用更多的资源。随着位数的增加，相同位数的 并行加法器与串行加法器的资源占用差距也越来越大。因此，在工 程中使用加法器时，要在速度和容量之间寻找平衡点。 实践证明， 4位二进制并行加法器和串行级联加法器占用几乎相 同的资源。这样，多位加法器由 4位二进制并行加法器级联构成是 较好的折中选择。本设计中的8位二进制并行加法器即是由两个4位 二进制并行加法器级联而成的，其电路原理图如图6.1所示。
在掌握了EDA技术的基础知识和基本操作后，学习 EDA技术最有效地方法就是进行EDA技术的综合应用设计 。本章阐述了12个非常实用的Verilog HDL综合应用设计实 例的系统设计思路，主要Verilog HDL源程序，部分时序仿 真和逻辑综合结果及分析，以及硬件的逻辑验证方法。这些 综合应用设计实例包括8位加法器、8位乘法器、8位除法器 等基本运算电路，数字频率计、数字秒表、交通灯信号控制 器、可调信号发生电路、闹钟系统等常用应用电路，PWM 信号发生器、高速PID控制器，FIR滤波器，CORDIC算法 的应用等电机控制、数字信号处理、模糊控制、神经网络中 经常用到的基本电路。
verilog门电路组合简单设计例化
Verilog门电路组合简单设计例化一、引言在数字电路设计中，Verilog语言被广泛应用于门电路组合的设计和仿真。
门电路组合的设计是数字电路领域中的基础知识之一，对于理解数字电路的原理和应用至关重要。
本文将围绕Verilog门电路组合的简单设计例化展开讨论，从基础概念开始，逐步深入，帮助读者全面、深刻地理解这一主题。
二、Verilog语言简介Verilog是一种硬件描述语言（HDL），主要用于描述数字逻辑电路。
它类似于一种程序设计语言，但其目的是用于描述电子系统，而不是软件程序。
Verilog具有丰富的语法结构，可以描述从简单的门电路到复杂的集成电路的各个层次。
三、门电路组合简介门电路是数字电路领域的基础组成部分，它由与门、或门、非门等基本逻辑门构成。
组合电路是一种数字电路，它的输出完全取决于当前输入状态，与电路的历史状态无关。
门电路组合设计就是通过组合这些基本的逻辑门，构建出完成特定逻辑功能的电路。
四、Verilog门电路组合的设计流程1. 确定功能需求：首先需要明确要设计的门电路要实现什么功能，比如加法器、减法器、比较器等。
2. 逻辑设计：根据功能需求，进行逻辑设计，确定需要用到的基本逻辑门，以及它们之间的连接关系。
3. Verilog编写：利用Verilog语言描述逻辑设计，包括模块的定义、端口的声明、逻辑功能的描述等。
4. 仿真验证：通过仿真工具对Verilog代码进行仿真验证，确保设计符合预期的功能需求。
5. 综合与布局：进行逻辑综合和布局布线，将逻辑设计映射到实际的物理电路中。
6. 下载与测试：将设计好的Verilog门电路下载到目标芯片中进行测试，验证设计的正确性和稳定性。
五、深入理解Verilog门电路组合设计在Verilog门电路组合的设计过程中，需要注意以下几个重要的方面。
1. 模块化设计：在实际设计时，应该将功能模块化，保持清晰的模块划分，利用模块化的设计思想，可以提高设计的可维护性和可重用性。
Verilog设计验证及简单组合逻辑电路设计
7
并行块
上面模块的仿真输出如下：
时间 data_bus
时间
data_bus
0
8’b0000_0000 80
10
8’b0100_0101 85
90
30
8’b0100_0110
100
40
8’b0100_0111 105
45
8’b1000_1110 110
50
8’b1000_1111 120
9
强制字激符励串
#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。
initial begin
# 10 force top.dut.counter.scan_reg.q=0;
# 20 release top.dut.counter.scan_reg.q;
end
在以上两个例子中，在10到20 这个时间段内，网络或寄存器类 型的信号被强制赋值，而别处对该变量的赋值均无效。
force的赋值优先级高于assign。
如果先使用assign，再使用force对同一信号赋值，则信号的值
第6讲 Verilog设计验证及简 单组合逻辑电路设计
授课教师：邹兴平 电邮地址：zou_xingping@
一、verilog设计的仿真验证
占据整个设计的60~70%的工作量，需要 很高的代码覆盖率，并不比设计可综合代 码简单
2019/5/18
2测试平台的组成5模块的测试如何描述激励信号： module t; reg a, b, sel; wire out; //引用多路器实例
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end
2018/10/16
怎样使用任务 怎样使用任务
举例说明如何使用任务：
module bus_ctrl_tb; reg [7:0] data; reg data_valid, data_rd; cpu ul(data_valid,data,data_rd); initial begin cpu_driver (8’b0000_0000); cpu_driver (8’b1010_1010);
第6讲 Verilog设计验证及简 单组合逻辑电路设计
授课教师：邹兴平
电邮地址：zou_xingping@
一、verilog设计的仿真验证 占据整个设计的60~70%的工作量，需要 很高的代码覆盖率，并不比设计可综合代 码简单
2018/10/16 Nhomakorabea2
测试平台的组成
2018/10/16 18
2.基本仿真步骤
支持单个文件仿真和工程仿真 建立modelsim库，版本不同有区别 • 启动modelsim • 主窗口file/change Directory更改路径 • 创建工作库，默认为work
• 创建资源库
2018/10/16 19
编译源代码 • 默认被编译到work库
• 对verilog语言编译器支持增量编译模式，也就是
上次编译后修改过的部分会被编译，其他保持不 变，对大型设计来说可减少编译时间
• 主窗口compile/compile • 注意优化选项的设置
2018/10/16
20
启动仿真器 • 必须把激励源文件和设计的顶层文件放在
语法详细讲解
cpu_data clk data_valid data_rd read_cpu_state
wait wait data1 data2 wait data3 data4 wait
2018/10/16
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二、modelsim仿真软件使用简介 1.modelsim简介
#(period+1) clk=1;
#(period/2-1) forever begin
initial begin
#(period/4+1) go=0; #(5*period/4-1) go=1;
#(period/4) clk=0;
#(3*period/4) clk=1; end
end
注：这两个时钟模型也有些不同，行为描述的模 型一开始就有确定的电平，而门级描述的模型有 延迟, 开始时电平是不确定的。
region或signal in design
• 在主窗口、波形窗口单击运行，默认运行100ns • Wave波形窗口中，在信号名称上面单击右键，
选择radix可选显示数据的进制
• 观察结果，完成仿真
2018/10/16 22
3.窗口功能简介
Main窗口 Structure窗口
#10 data_bus = 8’h45;
#20 repeat (10) #10 data_bus = data_bus +1; #25 repeat (5) # 20 data_bus = data_bus <<1; #140 data_bua = 8’h0f; join
2018/10/16
endmodule
激励 信号
需要验证的 设计
简单的测试平台
激励信号
和用于验
证的结果 数据
2018/10/16
需要验证的 设计 复杂的测试平台
3
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 Testedmd m(.in1(ina), .in2(inb), .out1(outa), .out2(outb) ); //被测模块的实例引用 initial begin ….; ….; …. endmodule end //记录输出和响应
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;
2018/10/16 9
强制激励 字符串
#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。
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8’b0010_0001
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
2018/10/16 6
并行块
在测试块中常用到fork…join块。用并行块能表示以同一个时间起点算起的多个事
件的运行，并行地执行复杂的过程结构，如循环或任务。举例说明如下：
module inline_tb;
reg [7:0] data_bus;
initial fork data_bus= 8’b00;
initial begin
# 10 force top.dut.counter.scan_reg.q=0; # 20 release top.dut.counter.scan_reg.q;
end
在以上两个例子中，在10到20 这个时间段内，网络或寄存器类 型的信号被强制赋值，而别处对该变量的赋值均无效。 force的赋值优先级高于assign。
语法详细讲解
cpu_driver (8’b0101_0101);
end
2018/10/16 15
怎样使用任务
task cpu_driver;
input [7:0] data_in; begin
#30 data_valid=1;
wait(data_rd==1); #20 data=data_in;
显示当前设计的层次，颜色不同
Source窗口
主要用来显示和编辑源代码，提供了模板
Signals窗口
用来选择需要查看的当前层次的信号，监控仿真 时信号的变化，可手动强制改变信号的值
2018/10/16 23
Process窗口
建立时钟
[例2]简单的带延迟的对称方波时钟：
reg clk; initial begin reg go; wire clk; nand #(period/2) ul (clk,clk,go);
clk=0;
#(period) forever
initial begin
go=0; #(period) go=1;
如果先使用assign，再使用force对同一信号赋值，则信号的值
2018/10/16
为force所赋 的值，
10
语法详细讲解
强制激励 强制激励 当执行release后，则信号的值为assign所赋 的值。
如果用force对同一个信号赋了几次值，再执行release，
同一个目录，并且都编译到WORK库中
• 双击work库中的激励文件，在工作取产生
一个sim标签和file标签，可以看到设计的 层次
2018/10/16
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执行仿真 • 在主窗口选择view菜单，可以选择需要的窗口，
一般选择object和wave
• 在object中，右键选择add/wave/signal in
时间
80 85
data_bus
8’b0010_0010 8’b0100_0100
90
100 105 110 120 125 140
8’b0100_0101
8’b0010_0001 8’b0100_0110 8’b1000_1100 8’b1000_1110 8’b0001_1100 8’b0000_1111
//这两个repeat开始执行时间不同，但能同时运行。
7
并行块
上面模块的仿真输出如下：
时间
0 10 30 40 45 50 60 65 70 2018/10/16
data_bus
8’b0000_0000 8’b0100_0101 8’b0100_0110 8’b0100_0111 8’b1000_1110 8’b1000_1111 8’b1001_0000 8’b0010_0000
Mentor公司产品，业界最优秀的HDL语言仿真器 唯一单核支持VHDL＆Verilog混合仿真的仿真器，
是FPGA/ASIC设计的RTL＆门级电路仿真首选
编译仿真速度快，编译与平台无关，便于保护IP
核
全面支持VHDL＆Verilog语言的IEEE标准，支持
c/c＋＋功能调用和调试
公司网站/
则所有赋的值均不再存在。 可以对信号的某（确定）位、某些（确定）位或拼接的 信号，使用force和release赋值；但不能对信号的可变位 使用force和release 来赋值。 不能对寄存器类型的信号某位或某些位使用 assign 和 deassign 来赋值。
2018/10/16
wait(data_rd==0);
#20 data=8’hzz; #30 data_valid=0;
end
endtask
2018/10/16 endmodule 16