第3章逻辑电路功能描述方法

如rnmos u2rnmos(outputA, inputB, controlC)
pmos 9pmos(iol_bus,read_data,gate_ctrl)
inputB outputA read_data iol_bus
controlC
gate_ctrl
nmos switch pmos switch 注意：(r)cmos具有一个数据输入、一个数据输出和两个控制输 入。相当以上两种控制的组合。
这种结构描述方法缺点是必须了解逻辑电路的内部结构 关系，它犹如电路图设计，需将所用到的逻辑函数通过实例 化门元件调用实现逻辑功能描述，是较为低级的电路功能描 述方式。
Hale Waihona Puke Baidu
三态缓冲器模型描述
三态缓冲器模型：采用调用内部实例化调用实现
自建三态缓冲器模型：采用数据流描述建立三态缓冲器
⑵开关级元件（ 晶体管级结构描述 ）


【例3.2】 数据流描述的4选1 MUX
逻辑表达式： out s1s0in1 s0s1in2 s0s1 in3 s1s0in4





module mux4_1c(out,in1,in2,in3,in4,s0,s1); input in1,in2,in3,in4,s0,s1; output out; //数据流描述时所用的变量类型一般都是线型（wire) assign out=(in1 & ~s0 & ~s1)|(in2 & ~s0 & s1)| (in3& s0 & ~s1)|(in4 & s0 & s1); endmodule

数据流描述
用数据流描述模式设计电路与用传统的 逻辑方程设计电路很相似。设计中只要有了 布尔代数表达式就很容易将它用数据流方式 表达出来。表达方法是用Verilog中的逻辑运 算符置换布尔逻辑运算符即可。 比如，如果逻辑表达式为：F ab cd 则用数据流方式描述为： assign F=(a&b)|(~(c&d))。
⑵开关级元件


②双向控制开关
tran rtuan tranif0 rtranif0 tranif1 rtranif1
这些开关是双向的，也就是说，数据可以双向流动，并 且当数据通过开关传播时没有延时，后4个开关能够通 过设置合适的控制信号而关闭，但前2个开关不能被关 闭。 前2种格式类型: (r)tran[instance_name](signalA,signalB) 后4种格式类型： gate_type[instance_name](signalA,signalB,controlC) 字头带r的开关类型，信号流过时，信号强度会出现衰减。
2、 数据流描述
数据流描述方式主要使用持续赋值 语句对输入与输出数据关系进行描述， 多用于描述组合逻辑电路。 其格式为： assign LHS_net=RHS_expression;

右边表达式中的操作数无论何时发 生变化，都会引起表达式值的重新计算 , 并将重新计算后的值赋予左边表达式 的net型变量。


用基本门实现的4选1 MUX原理图
out s1s0in1 s0s1in2 s0s1 in3 s1s0in4


【例3.1】 调用门元件实现的4选1 MUX




module mux4_1a(out,in1,in2,in3,in4,s0,s1); input in1,in2,in3,in4,s0,s1; output out; wire s0_n,s1_n,w,x,y,z;//中间变量定义可以省略 not (s0_n,s0),(s1_n,s1); and (w,in1,s0_n,s1_n),(x,in2,s0_n,s1), (y,in3,s0,s1_n),(z,in4,s0,s1); or (out,w,x,y,z); endmodule
门元件的调用

对于buf和not两种元件的调用，需注意 的是：它们允许有多个输出，但只能有 一个输入。比如：
not N1(out1,out2,in); //1个输入in，2个输出out1,out2 buf B1(out1,out2,out3,in); //1个输入in，3个输出out1,out2,out3
在Verilog程序中可通过如下方式描述电路的 结构 ◆ 调用Verilog内置门元件（门级结构描述） ◆ 调用开关级元件（晶体管级结构描述） ◆ 用户自定义元件UDP（也在门级）

⑴Verilog的 内置门元件
门元件的调用





调用门元件的格式为： 门元件名字 <例化的门名字>（<端口列表>） <例化的门名字>：可以省略 其中普通门的端口列表按下面的顺序列出： （输出，输入1，输入2，输入3……）； 比如： and a1(out,in1,in2,in3); //三输入与门 对于三态门，则按如下顺序列出输入输出端口： （输出，输入，使能控制端）； 比如： bufif1 mytri1(out,in,enable); //高电平使能的 三态门
四选一逻辑控制电路仿真结果
3、 行为描述

就是对设计实体的数学模型的描述， 其抽象程度远高于结构描述方式。行为 描述类似于高级编程语言，当描述一个 设计实体的行为时，无需知道具体电路 的结构，只需要描述清楚输入与输出信 号的行为，而不需要花费更多的精力关 注设计功能的门级实现。
①单向控制开关



MOS开关共有以下6种类型 cmos pmos nmos rcmos rpmos rnmos 这6种类型的门可用来给单向开关建模， 也就是说，通过设置控制输入的值（1/0） 可以接通或者关闭从输入流向输出的数 据流。
⑵开关级元件


语法格式 :
gate_type [instance_name](outputA,inputB,controlC)
第3章 逻辑电路功能描述方法
主要内容
3.1 基本电路逻辑功能描述方法
3.2 混合电路描述 3.3 层次电路功能描述方法
3.1 基本电路逻辑功能描述方法
◆ 1、结构（Structural）描述
◆ 2、数据流（Data Flow）描述
◆ 3、行为（Behavioural）描述
1、 结构（Structural）描述