FPGA设计基础及VerilogHDL语言介绍.
VerilogHDL与FPGA设计基础_授课教案0709
西安邮电大学课程教案课程名称：VerilogHDL与FPGA设计基础授课教师：**授课教师所在学院：电子工程学院授课班级：电路1201~02授课学期：2014-2015-01学期一、基本信息二、课程大纲《VerilogHDL与FPGA设计基础》课程教学大纲The fundamental of FPGA Design with Verilog HDL课程编号：DZ140340适用专业：集成电路设计与系统集成先修课程：数字电路，电路分析学分数：4总学时数：64 实验（上机）学时：24考核方式：考试执笔者：李哲编写日期：2014年7月7日一、课程性质和任务本课程是集成电路设计与系统集成专业的一门院定选修专业基础课程。
学生通过本课程学习之后应当熟悉Verilog HDL语言的基本语法和语义、自顶向下的设计方法学、能用Verilog HDL语言在不同的抽象层次上描述数字电路、掌握用Verilog HDL实现数字电路仿真的方法；同时能够应用Verilog HDL语言进行基于FPGA的电路设计。
一方面可以使学生掌握一种适合产品样机和小批量生产的理想手段，另一方面也为进一步学习专用集成电路芯片设计打下了良好基础。
通过本课程的学习可以使学生掌握1）自顶向下的全正向设计思想；2）可编程逻辑器件的基本知识和相关软件的使用方法；3）FPGA电路设计的方法和技巧。
基本具备中小规模可编程逻辑器件的设计开发能力。
二、课程教学内容和要求本课程系统的介绍用VerilogHDL设计和验证数字硬件电路，重点讨论综合VerilogHDL子集在设计数字电路中的应用，讨论FPGA现场可编程阵列器件的结构、特点和相应的集成环境的使用以及目前工业界最常用的仿真工具Modelsim 的使用。
重点讲授基于FPGA的数字电路设计流程中的基本概念、所采用的步骤和应该遵循的原则，包括模块划分原则、可综合VerilogHDL编码风格、验证程序的编写方法和静态时序分析等。
fpga工程师基础知识
fpga工程师基础知识FPGA工程师基础知识FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有灵活性和可重构性，被广泛应用于数字电路设计和开发中。
作为一名FPGA工程师，掌握基础知识是至关重要的。
本文将介绍FPGA工程师所需的基础知识，包括FPGA的概念、工作原理、开发流程以及相关工具和技术。
一、FPGA的概念FPGA是一种可编程逻辑器件，它由一系列可编程逻辑门、存储单元和输入/输出接口组成。
与传统的固定逻辑电路不同，FPGA可以根据用户的需求进行编程，实现各种功能和逻辑运算。
FPGA的灵活性使其成为数字电路设计和开发中的重要工具。
二、FPGA的工作原理FPGA的基本单元是可编程逻辑门，如与门、或门、非门等。
这些逻辑门可以通过编程连接起来，形成复杂的逻辑电路。
FPGA中的存储单元用于存储逻辑电路的状态和数据。
通过配置FPGA中的逻辑门和存储单元，可以实现所需的功能。
FPGA的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 设计：首先，FPGA工程师需要使用HDL（硬件描述语言）如VHDL或Verilog来描述所需的逻辑电路。
设计包括逻辑电路的功能、输入输出接口和时序要求等。
2. 综合：设计完成后，需要使用综合工具将HDL代码转换为逻辑门级的表示。
综合工具将根据目标FPGA的特性和约束生成逻辑网表。
3. 布局与布线：在布局阶段，将逻辑网表映射到FPGA芯片的物理结构上。
在布线阶段，将逻辑网表中的逻辑门通过可编程连接资源连接起来。
4. 配置：配置是将设计好的逻辑电路下载到FPGA芯片上的过程。
FPGA芯片内部有一块非易失性存储器（通常是SRAM），用于存储逻辑电路的配置信息。
5. 运行：配置完成后，FPGA开始运行用户设计的逻辑电路。
FPGA 的输入和输出通过引脚与外部电路连接。
三、FPGA开发流程FPGA的开发流程通常包括以下几个步骤：1. 确定需求：明确所需的功能和性能要求。
华为fpga设计规范(Verilog Hdl)
FPGA设计流程指南前言本部门所承担的FPGA设计任务主要是两方面的作用：系统的原型实现和ASIC的原型验证。
编写本流程的目的是：●在于规范整个设计流程，实现开发的合理性、一致性、高效性。
●形成风格良好和完整的文档。
●实现在FPGA不同厂家之间以及从FPGA到ASIC的顺利移植。
●便于新员工快速掌握本部门FPGA的设计流程。
由于目前所用到的FPGA器件以Altera的为主，所以下面的例子也以Altera为例，工具组合为modelsim + LeonardoSpectrum/FPGACompilerII + Quartus，但原则和方法对于其他厂家和工具也是基本适用的。
目录1. 基于HDL的FPGA设计流程概述 (1)1.1 设计流程图 (1)1.2 关键步骤的实现 (2)1.2.1 功能仿真 (2)1.2.2 逻辑综合 (2)1.2.3 前仿真 (3)1.2.4 布局布线 (3)1.2.5 后仿真（时序仿真） (4)2. Verilog HDL设计 (4)2.1 编程风格（Coding Style）要求 (4)2.1.1 文件 (4)2.1.2 大小写 (5)2.1.3 标识符 (5)2.1.4 参数化设计 (5)2.1.5 空行和空格 (5)2.1.6 对齐和缩进 (5)2.1.7 注释 (5)2.1.8 参考C语言的资料 (5)2.1.9 可视化设计方法 (6)2.2 可综合设计 (6)2.3 设计目录 (6)3. 逻辑仿真 (6)3.1 测试程序（test bench） (7)3.2 使用预编译库 (7)4. 逻辑综合 (8)4.1 逻辑综合的一些原则 (8)4.1.1 关于LeonardoSpectrum (8)4.1.1 大规模设计的综合 (8)4.1.3 必须重视工具产生的警告信息 (8)4.2 调用模块的黑盒子（Black box）方法 (8)参考 (10)修订纪录 (10)1. 基于HDL的FPGA设计流程概述1.1 设计流程图说明：●逻辑仿真器主要指modelsim，Verilog-XL等。
VerilogHDL语言（PDF）
Verilog 讲义（二）1）续Verilog 基础2）Verilog 形为描述3.4 运算符九类运算符分类包含运算符算术运算符+ - * / %位运算符~ & | ^ ^~or~^缩位运算符& ~& | ~| ^ ^~or~^逻辑运算符! && ||关系运算符> < <= >=相等与全等运算符== != === !==逻辑移位运算符 <<>> 连接运算符 {}: 条件运算符 ?根据操作数的不同，又可分为三类：1）单目运算符只有一个操作数，且运算符位于操作数的左边如：~clk &a ~& 缩位运算符wire [7:0] aparity=^a (奇校验)2）双目运算符a+b a%b {a,b,c}3）三目运算符out=(sel)?a:b;运算符的优先级参：P443.4.1 算术运算符1）减法亦可用作单目运算符，取补运算2）除法运算符：整型类数据小数部分被截去： integer a=7/2=33）% 取余运算 7%2=13.4.2 位运算符1）~a 按位取反2）a&b 按位相与若a,b 位数不同，短的高位补0，（x者补x）3）^ ^~ 双目3.4.3 缩位运算符单目运算符，按位进行逻辑运算，结果产生一位的逻辑值。
A=4’b1001&a ~&a |a ~|a ^a ~^a0 1 1 0 1 0 3.4.3 逻辑运算符a&&b结果为一位的逻辑值若操作数为多位，只要有一位为1，整个操作数看作逻辑1；若有不定态，结果亦为不定态。
3.4.5关系运算符结果为一位的逻辑值。
3.4.6 相等与全等运算符结果为一位逻辑值相等：比较每一位，所有相等，关系满足，若有不定态或高阻态，不定态结果。
全等：与相等比较过程相同，亦将不定态及高阻态作为逻辑状态比较。
3.4.7 逻辑移位运算符<< >> 以0补位。
fpga的编程方法
fpga的编程方法FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程的逻辑器件，能够根据用户的需求进行编程，实现各种不同的功能。
FPGA的编程方法有多种，包括硬件描述语言和图形化编程工具。
本文将介绍几种常用的FPGA编程方法，并对其特点和应用进行详细阐述。
一、硬件描述语言（HDL）硬件描述语言是一种用于描述数字电路的语言，常用的HDL有VHDL （VHSIC Hardware Description Language）和Verilog。
这种编程方法将硬件电路抽象为逻辑门、寄存器等基本元素，并通过编写代码来描述它们之间的连接关系和功能。
HDL具有描述精确、灵活性强的特点，适用于复杂的电路设计和开发。
使用HDL进行FPGA编程的过程大致包括以下几个步骤：1. 设计电路结构：根据需求和功能设计电路的逻辑结构，包括各个模块的功能和连接关系。
2. 编写HDL代码：使用VHDL或Verilog编写描述电路结构和功能的代码，包括模块实例化、信号赋值、时序控制等。
3. 综合与布局：将HDL代码综合为门级网表，然后进行布局布线，生成可配置的FPGA逻辑电路。
4. 下载与调试：将生成的逻辑电路下载到FPGA芯片中，并进行功能验证和调试。
二、图形化编程工具除了使用HDL进行编程，FPGA的编程方法还包括使用图形化编程工具，如LabVIEW FPGA和Xilinx System Generator等。
这些工具提供了可视化的界面，用户只需通过拖拽和连接图形元件，即可完成对FPGA的编程。
图形化编程工具的使用过程相对简单，适合初学者或对硬件电路编程不熟悉的人。
用户只需选择所需的功能模块，将其拖入工作区域，并通过连接线将各个模块连接起来。
然后，通过配置模块的参数和时序，即可生成对应的FPGA逻辑电路。
三、特殊领域的FPGA编程方法除了传统的HDL和图形化编程工具，还有一些特殊领域的FPGA编程方法。
fpga中hdl定义
fpga中hdl定义FPGA中的HDL（硬件描述语言）定义引言：FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有高度的可重构性和灵活性。
HDL（硬件描述语言）则是FPGA编程的关键部分，它将FPGA的硬件功能描述转化为可编程的逻辑电路。
本文将深入探讨FPGA中HDL的定义并提供一步一步的解释。
第一节：什么是HDL？1.1 HDL的定义与作用：HDL是一种计算机语言，用于描述和模拟数字电路以及FPGA中的硬件电路。
它允许我们使用文本或者图形方式来描述电路而不需要构建实际的硬件电路。
HDL是FPGA编程的核心，它可以用于实现各种不同的功能，如数据通信、数字信号处理、图像处理等。
1.2 HDL的分类：HDL主要分为两种类型：行为描述和结构描述。
- 行为描述：行为描述指定了电路的操作和功能，类似于软件中的算法。
它使用布尔代数和逻辑表达式来描述电路的行为。
行为描述语言包括VHDL（VHSIC 硬件描述语言）和Verilog。
- 结构描述：结构描述提供了电路的物理连接和层次结构，类似于电路图。
它使用模块和端口来描述电路的结构。
结构描述语言包括VHDL和Verilog。
第二节：HDL的特点和优势2.1 可重构性：由于FPGA的可编程性和灵活性，HDL可以实现对FPGA内部逻辑的重构。
这使得FPGA可以适应不同的应用需求，并且可以在设计完成后进行重新配置。
2.2 可视化和高级抽象：通过使用HDL，设计者可以通过图形界面或者文字描述来实现电路设计。
这使得设计更加直观和易于理解，同时提供了更高级别的抽象，使得设计变得更加简单和高效。
2.3 支持逻辑综合：HDL可以通过逻辑综合工具将高级描述语言转换为电路。
逻辑综合可以利用FPGA中的基本元件来实现电路的功能。
这使得设计人员无需手动设计底层电路，从而提高了设计的效率。
2.4 可重用性：HDL允许设计者创建和使用可重用的电路模块。
FPGA开发技术及VHDL语言
FPGA与CPLD的辨别和分类
④ CPLD的速度比FPGA快,并且具有较大的 时间可预测性。 ⑤ CPLD保密性好,FPGA保密性差。 ⑥一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且 集成度越高越明显。
FPGA与DSP的选择
DSP（digital singnal processor）是一种独 特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以 数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信 号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元 、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储 单元等等，在其外围还可以连接若干存储器 ， 并可以与一定数量的外部设备互相通信， 有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计 算机。
FPGA技术与VHDL设计
南阳理工学院 计算机科学与技术系 通信工程教研室 路新华 Tel:62076343 Email:ieluxinhua@
课程学习内容
是什么 能做什么 怎么做 学习方法是什么 达到什么目标
一、是什么——概念
EDA：电子设计自动化 Electronic Design Automation
（
说明： （3）在RTL仿真阶段，应该建立一个测试台。此测
试台可以在整个FPGA流程中进行仿真验证（RTL级
、功能级、时序门级）。测试台不但提供测试激励
与接收响应信息，而且可以测试HDL仿真流程中的
关键功能（如运算部件输出值的正确性等）。
说明：
（
4）在功能级仿真阶段，一般验证综合后是
否仍与RTL级仿真结果相同。 （5）在门级仿真阶段，由于已经针对具体的 FPGA厂家技术进行了功能级仿真，因此可以 通过布局布线得到标准延格式下的时序信息 进行门级仿真。
一般地说，利用EDA技术进行电子系统设计，归纳起来主要 有以下4个应用领域：
FPGA笔记之verilog语言(基础语法篇)
FPGA笔记之verilog语言（基础语法篇）笔记之verilog语言（基础语法篇）写在前面：verilogHDL语言是面对硬件的语言，换句话说，就是用语言的形式来描述硬件线路。
因此与等软件语言不同，假如想要在实际的中实现，那么在举行verilog语言编写时，就需要提前有个硬件电路的构思和主意，同时，在编写verilog语言时，应当采纳可综合的语句和结构。
1. verilog 的基础结构1.1 verilog设计的基本单元——module在数字电路中，我们经常把一些复杂的电路或者具有特定功能的电路封装起来作为一个模块用法。
以后在运用这种模块化的封装时，我们只需要知道：1.模块的输入是什么；2.模块的输出是什么；3.什么样的输入对应什么样的输出。
而中间输入是经过什么样的电路转化为输出就不是我们在用法时需要特殊重视的问题。
当无数个这样的模块互相组合，就能构成一个系统，解决一些复杂的问题。
verilog语言的基础结构就是基于这种思想。
verilog中最基本的模块是module，就可以看做是一个封装好的模块，我们用verilog来写无数个基本模块，然后再用verilog描述多个模块之间的接线方式等，将多个模块组合得到一个系统。
那么一个module应当具有哪些要素呢？首先对于一个module，我们应当设计好其各个I/O，以及每个I/O的性质，用于与模块外部的信号相联系，让用法者知道如何连线。
第二，作为开发者，我们需要自己设计模块内部的线路来实现所需要的功能。
因此需要对模块内部浮现的变量举行声明，同时通过语句、代码块等实现模块的功能。
综上所述，我们把一个module分成以下五个部分：模块名端口定义I/O解释第1页共9页。
verilogHDL培训教程华为
VerilogHDL培训教程——华为第一章：引言随着电子设计自动化（EDA）技术的不断发展，硬件描述语言（HDL）在数字电路设计领域扮演着越来越重要的角色。
VerilogHDL 作为一种主流的硬件描述语言，因其强大的功能、灵活的语法和广泛的应用范围，已成为数字集成电路设计工程师必备的技能之一。
本教程旨在帮助读者掌握VerilogHDL的基本概念、语法和设计方法，为华为等企业培养合格的数字电路设计人才。
第二章：VerilogHDL基础2.1VerilogHDL简介VerilogHDL是一种用于数字电路设计的硬件描述语言，它可以在多个层次上对数字系统进行描述，包括算法级、寄存器传输级（RTL）、门级和开关级。
VerilogHDL的设计初衷是为了提高数字电路设计的可重用性、可移植性和可维护性。
2.2VerilogHDL编程环境（1）文本编辑器：Notepad++、SublimeText等；（2）仿真工具：ModelSim、IcarusVerilog等；（3）综合工具：XilinxISE、AlteraQuartus等。
2.3VerilogHDL语法基础（1）关键字：VerilogHDL中的关键字具有特定含义，如module、endmodule、input、output等；（2）数据类型：包括线网类型（wire）、寄存器类型（reg）、整数类型（integer）等；（3）运算符：包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等；（4）模块与端口：模块是VerilogHDL设计的基本单元，端口用于模块之间的信号传递；（5）行为描述与结构描述：行为描述用于描述电路的功能，结构描述用于描述电路的结构。
第三章：VerilogHDL设计流程3.1设计流程概述（1）需求分析：明确设计任务和功能要求；（2）模块划分：根据需求分析，将设计任务划分为若干个模块；（3）编写代码：使用VerilogHDL编写各个模块的代码；（4）仿真验证：对设计进行功能仿真和时序仿真，确保设计正确；（5）综合与布局布线：将VerilogHDL代码转换为实际电路，并进行布局布线；（6）硬件测试：在FPGA或ASIC上进行实际硬件测试。
Verilog HDL基础知识
tri tri0 tri1 triand trior trireg unsigned vectored wait wand weak0 weak1 while wire wor xnor xor
第3章 Verilog HDL基础知识
3.2 数 据 类 型
Verilog HDL支持两种形式的注释符：/*……*/与//。其中， /*……*/为多行注释符，用于对多行语句注释；//为单行注释符， 只对注释符所在的行有效。下面是一个使用注释符对1位加法器 进行说明的例子。
第3章 Verilog HDL基础知识
【例3-2】注释符的例子。
/* 该例利用一位加法器来说明单行注释符与多行注释符的
第3章 Verilog HDL基础知识
1. 字符串变量的声明 Verilog HDL中采用寄存器变量来存储字符串，寄存器变量的 位数要大于字符串的最大长度。需要注意的是，Verilog HDL中并 不需要特殊位来存储终止符。 【例3-6】字符串变量的声明。
reg [8*12：1] stringvar； initial
'<base_format><number> 符号“'”为基数格式表示的固有字符，该字符不能省略，否 则为非法表示形式；参数<base_format>用于说明数值采用的进制 格式；参数<number>为相应进制格式下的一串数字。这种格式未 指定位宽，其缺省值至少为32位。
第3章 Verilog HDL基础知识
第3章 Verilog HDL基础知识
module addbit (a，b，ci，sum，co)；
input
verilog知识点总结
verilog知识点总结Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于描述数字电路和系统，它广泛应用于数字系统设计和仿真领域。
本文将总结一些Verilog 的重要知识点，以帮助读者更好地理解和应用Verilog。
一、Verilog的基本语法Verilog的基本语法包括模块声明、端口声明、信号声明、数据类型、运算符等。
Verilog中的模块是设计的基本单元，模块声明包括模块名和端口声明。
端口可以是输入、输出或双向的。
信号声明用于定义内部信号，可以是寄存器或线网类型。
Verilog支持多种数据类型，包括整数、浮点数、向量、数组等。
Verilog还提供了丰富的运算符，包括算术运算符、逻辑运算符、位运算符等。
二、组合逻辑电路描述Verilog可以用来描述各种组合逻辑电路，如与门、或门、非门等。
通过使用逻辑运算符和条件语句，可以很方便地描述组合逻辑电路的功能。
Verilog还提供了多种语法结构，如if语句、case语句等，用于描述复杂的逻辑功能。
三、时序逻辑电路描述时序逻辑电路是一种带有状态的电路，Verilog可以用来描述各种时序逻辑电路，如触发器、计数器、状态机等。
通过使用时钟信号和触发器，可以实现电路的时序行为。
Verilog提供了多种触发器类型，如D触发器、JK触发器、T触发器等，可以根据实际需求选择合适的触发器类型。
四、模块实例化和层次化设计Verilog支持模块的实例化和层次化设计，可以将一个模块实例化为另一个模块的一部分。
通过模块实例化，可以方便地实现模块的复用和层次化设计。
层次化设计可以使整个系统更加清晰和模块化，方便调试和维护。
五、仿真和验证Verilog可以用于对设计进行仿真和验证，以确保设计的正确性。
Verilog提供了仿真器，可以对设计进行时序仿真和波形查看。
通过仿真，可以验证设计的功能和时序行为是否符合要求。
Verilog 还支持测试向量的生成和自动验证，可以自动生成测试向量并进行自动验证。
5.1FPGA及HDL简介
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电子科技大学
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5.1.3 ISE简介
5.1.3.1 ISE 全称为Integrated Software Environment，即“集成软件环
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5.1.3 FPGA实验环境
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境”，是Xilinx公司的硬件设计工具。将先进的技术与灵 活性、易使用性的图形界面结合在一起。
5.1.3.2 ISE工程设计流程 1）图形或文本输入(Design Entry) 2）综合（Synthesis） 3）实现 (Implementation) 4）验证（Verification） 5）下载（Download）
ISE集成的实现工具主要有约束编辑器（Constraints Editor ）、引脚与区域约束编辑器（PACE）、时序分析器（ Timing Analyzer）、FPGA底层编辑器（FGPA Editor）、 芯片观察窗（Chip Viewer）和布局规划器（Floorplanner ）等。
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Chapter 5 HDL
5.1 Introduction 5.1.1 FPGA 5.1.2 HDL 5.1.3 FPGA实验开发环境
5.2 Verilog HDL 5.3 组合电路设计 Combinational circuit design 5.4 时序电路设计 Sequitial cirecuit design
Slices可以看成是SpartanII 实现逻辑的最基本结构
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FPGA现代数字系统设计
模 块Ａ３
模 块Ｂ１
模 块Ｂ２
模 块Ｃ１
模 块Ｃ２
2.3.2信号命名
系统级信号的命名。
系统级信号指复位信号，置位信号，时钟信号等需要输送到各个 模块的全局信号；系统信号以字符串Sys开头。
如：n；FifoFull_n；
低电平有效的信号后一律加下划线和字母n。
经过锁存器锁存后的信号，后加下划线和字母r，与锁存 前的信号区别。如CpuRamRd信号，经锁存后应命名为 CpuRamRd_r。
设计工程师在不同的设计阶段采用不同的 抽象级
首先在行为级描述各功能块，以降低描述难度， 提高仿真速度。 在综合前将各功能模块进行RTL级描述。 用于综合的库中的大多数单元采用结构级描述。
Verilog还有一定的晶体管级描述能力及算 法级描述能力
有关Verilog HDL的几个重要基本概念
若模块的英文名称只有一个单词，可取该单词 中的前三个字母。例：
Transceivers 模块
命名为TRS
模块之间的接口信号的命名
所有变量命名分为两个部分，第一部分表明数据方向，其中数据 发出方在前，数据接收方在后，第二部分为数据名称。 第一部分全部大写，第二部分所有具有明确意义的英文名全部拼 写或缩写的第一个字母大写，其余部分小写。
通过运行一个自动操作的布局布线工具，使其与具体 的某种FPGA或某种ASIC工艺库器件对应起来，并加以 连接的过程。
6)
Verilog HDL后仿真测试模块：
同3）、4），但被测试的模块至少是一个门级描述的或 用具体FPGA(ASIC)库器件(带时间延迟信息)描述的结 构型Verilog HDL 模块。
VerilogHDL语言基础教材教学课件
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。
第5章 FPGA设计和硬件描述语言
输出对应标准与
-或表达式中的
标准乘积项，即
最小项。
6
1.1 PLD器件
可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）是一种
与阵列、或阵列都可编程的逻辑阵列。
无须像PROM
那样将逻辑函
数转换成标准
与-或表达式，
而只要化简成
最简与-或表达
式即可，可节
省编程资源。
1.3 FPGA设计概述
函数发生器通过查找表LUT实现，其中的内容可编程配置
LUT存储单元中存放函数输出值，用于实现一个小规模逻辑函数
举例：若要实现函数 f(a,b,c) = ab+ҧ
真值表
门电路实现
a b c y
a
0 0 0 1
b
0 0 1 0
c
0 1 0 1
0 1 1 0
3输入LUT实现
• 基本单元是模块module，包含声明和语句
例如：与门电路的Verilog程序代码
1 module top (
2 input a,
3 input b,
4 output c
5 );
6
7 assign c = a & b;
8
9 endmodule
关键字：module、assign、endmodule
模块名称：top，后接I/O端口列表
经T1流到地，因T3导通，位线D0高电平被拉低而产生一个负脉冲
1
0
优点：读写速度快、无需刷新。
写入时，字线W上加高电平
• 若要写“1”，则在位线D1
上加低电平，因T4导通，B
点电位下降，T1截止，A点
浅谈FPGA与verilogHDL
专业：集成电路工程 学号：201431380 姓名：张繁
一、FPGA的简介
1、起源：可编程逻辑器件(Programmable Logic Device, PLD)起源于20世纪70年代，是 在专用集成电路(ASIC)的基础上发展起来的 以后总新型逻辑器件。 2、主要特点：完全由用户通过软件进行配置 和编程，从而完成某种特定的功能，并且可 以反复擦写。
9.芯片编程与调试 设计的最后一步就是芯片编程与调试。 芯片编程是指产生使用的数据文件，然后 将编程数据下载到 FPGA 芯片中。
液晶显示实验效果图
谢谢！
Verilog HDL语言与芯片工艺无关，利于 自顶向下设计，便于模 块的划分与移植， 可移植性好，具有很强的逻辑描述和仿真 功能，而且输入效率 很高
3.功能仿真 功能仿真也称为前仿真是在编译之前对 用户所设计的电路进行逻辑功能验 证，此 时的仿真没有延迟信息，仅对初步的功能 进行检测。
4.综合优化 所谓综合就是将较高级抽象层次的描述 转化成较低层次的描述。综合优化根 据目 标与要求优化所生成的逻辑连接，使层次 设计平面化，供 FPGA 布局布线软 件进行 实现。
第二阶段：(20世纪70年代中到80年代中) 结 构上稍微复杂的可编程阵列逻辑(PAL)和通用 阵列逻辑(GAL)器件，正式被称为PLD,能够 完成各种逻辑运算功能。
第三阶段：(20世纪80年代中到90年代末) Xilinx和Altera公司分别推出了与标准门阵列 雷似的FPGA以及类似于PAL结构的扩展性 CPLD。提高了逻辑运算速度，逻辑单元灵活、 集成度高、适用范围宽、编程灵活。
7.时序仿真 时序仿真，也称为后仿真，是指将布局 布线的延时信息反标注到设计网表中 来检 测有无时序违规(即不满足时序约束条件或 器件固有的时序规则，如建立时 间、保持 时间等)现象。
fpga 硬件描述语言
fpga 硬件描述语言FPGA硬件描述语言（HDL）的介绍一、什么是FPGA硬件描述语言？FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以通过FPGA硬件描述语言（HDL）进行编程和配置，以实现特定的功能和逻辑电路。
HDL是一种用于描述数字逻辑电路和系统的语言，它允许工程师以一种类似于软件编程的方式来设计和开发电路。
二、为什么需要FPGA硬件描述语言？FPGA硬件描述语言的出现主要是为了解决传统数字电路设计的一些问题。
在传统的数字电路设计中，工程师需要手动布线和连接大量的逻辑门和触发器，这样的设计流程十分繁琐且容易出错。
而使用FPGA硬件描述语言，工程师只需要通过编写代码来描述电路的功能和逻辑，然后使用专门的工具将代码编译成可配置的FPGA芯片，大大简化了设计流程。
三、FPGA硬件描述语言的分类FPGA硬件描述语言主要分为两类：VHDL（VHSIC Hardware Description Language）和Verilog。
VHDL是一种较早被广泛使用的硬件描述语言，它由美国国防部高速集成电路（VHSIC）项目组于20世纪80年代开发。
而Verilog是由加州大学伯克利分校的Phil Moorby于20世纪80年代末开发的一种硬件描述语言。
四、VHDL和Verilog的特点和应用领域1. VHDL特点和应用领域VHDL是一种面向数据流的硬件描述语言，它的语法更加严格和复杂，适合用于描述复杂的数字逻辑电路和系统。
VHDL在军事、航空航天等领域得到了广泛应用，因为这些领域对电路的可靠性和可复用性要求较高。
2. Verilog特点和应用领域Verilog是一种面向事件的硬件描述语言，它的语法较为简洁和灵活，适合用于快速原型设计和验证。
Verilog在通信、计算机、消费电子等领域得到了广泛应用，因为这些领域对电路的速度和功耗要求较高。
五、FPGA硬件描述语言的工作原理FPGA硬件描述语言的工作原理可以简单概括为三个步骤：编写代码、编译代码、下载到FPGA芯片。
VERILOGHDL语言基础
VERILOGHDL语⾔基础第1节 Verilog HDL语⾔简介Verilog HDL语⾔简介Verilog HDL和VHDL是⽬前世界上最流⾏的两种硬件描述语⾔（HDL：Hardware Description Language），均为IEEE标准，被⼴泛地应⽤于基于可编程逻辑器件的项⽬开发。
⼆者都是在20世纪80年代中期开发出来的，前者由Gateway Design Automation公司（该公司于1989年被Cadence公司收购）开发，后者由美国军⽅研发。
HDL语⾔以⽂本形式来描述数字系统硬件结构和⾏为，是⼀种⽤形式化⽅法来描述数字电路和系统的语⾔，可以从上层到下层来逐层描述⾃⼰的设计思想。
即⽤⼀系列分层次的模块来表⽰复杂的数字系统，并逐层进⾏验证仿真，再把具体的模块组合由综合⼯具转化成门级⽹表，接下去再利⽤布局布线⼯具把⽹表转化为具体电路结构的实现。
⽬前，这种⾃顶向下的⽅法已被⼴泛使⽤。
概括地讲，HDL语⾔包含以下主要特征：* HDL语⾔既包含⼀些⾼级程序设计语⾔的结构形式，同时也兼顾描述硬件线路连接的具体结构。
* 通过使⽤结构级⾏为描述，可以在不同的抽象层次描述设计。
HDL语⾔采⽤⾃顶向下的数字电路设计⽅法，主要包括3个领域5个抽象层次。
* HDL语⾔是并⾏处理的，具有同⼀时刻执⾏多任务的能⼒。
这和⼀般⾼级设计语⾔（例如C 语⾔等）串⾏执⾏的特征是不同的。
* HDL语⾔具有时序的概念。
⼀般的⾼级编程语⾔是没有时序概念的，但在硬件电路中从输⼊到输出总是有延时存在的，为了描述这⼀特征，需要引⼊时延的概念。
HDL语⾔不仅可以描述硬件电路的功能，还可以描述电路的时序。
2.1.1 Verilog HDL语⾔的历史1983年，Gateway Design Automation（GDA）硬件描述语⾔公司的Philip Moorby⾸创了Verilog HDL。
后来Moorby成为Verilog HDL-XL的主要设计者和Cadence公司的第⼀合伙⼈。
fpga基础课程设计
fpga基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解FPGA的基本概念、结构和原理，掌握FPGA在数字系统设计中的应用；2. 学会使用硬件描述语言（HDL）进行数字电路设计和仿真；3. 了解FPGA开发流程，掌握FPGA开发工具的使用。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的数字系统，并进行FPGA实现；2. 培养学生的动手能力，使其具备独立进行FPGA程序编写、调试和验证的能力；3. 提高学生的团队协作能力，能够在小组合作中发挥各自优势，共同完成设计任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对FPGA技术的兴趣，激发学生主动探索新技术的热情；2. 培养学生严谨、细致、负责的学习态度，养成良好的学术道德；3. 增强学生的创新意识，鼓励学生勇于尝试，提高解决问题的能力。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学和实验操作，培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，对FPGA技术有一定了解，但实际操作能力较弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过课程学习，使学生能够掌握FPGA基础知识和技能，具备实际应用能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，提高分析问题和解决问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，激发学生的学习兴趣，提高综合素质。
二、教学内容1. FPGA基本概念：介绍FPGA的发展历程、基本结构、工作原理及其在数字系统设计中的应用。
教材章节：第一章 FPGA概述2. 硬件描述语言（HDL）：讲解Verilog和VHDL两种硬件描述语言的基本语法、数据类型、运算符和结构。
教材章节：第二章 硬件描述语言基础3. FPGA开发工具：介绍FPGA开发流程，学习使用ModelSim进行仿真，掌握Quartus II或Vivado等开发工具的使用。
教材章节：第三章 FPGA开发工具与环境4. 数字电路设计：学习组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法，进行FPGA 实现。