基于Quartus2的Verilog 实例详解
说明：该例程分两部分：第一部分主要是通过一个半加器的实验来演示Quartus2软件的基本用法，从而使入门者很快上手。第二部分主要是VerilogHDL 的实例，其中每个程序都是已经调试通过的，尤其是后边的数字钟、频率计等都有已经建好的工程，若将其下到实验箱就可以直接观察效果。由于水平有限，纰漏之处还请指正！
第一部分半加器的实现
1、打开Quartus2软件如下图所示：
图1—1Quartus II 软件图形用户界面
我们首先简单了解一下各部分的作用：
菜单栏
工程栏
资源管理窗
编译状态显示窗
信息显示窗
标题栏：显示当前工程的路径和程序的名称。
菜单栏：主要包括文件（File）、编辑（Edit）、视图（View）、工程（Project）、资源分配（Assignments）、操作（Processing）、工具（Tools）、窗口（Window）、和帮助（Help）、9个下拉菜单组成。
工具栏：包含常用命令的快捷图标。
资源管理窗：显示当前工程中所有相关的文件。
工程工作区：对不同的工程文件进行各种操作。
编译状态显示窗：显示模块综合、布局布线过程和时间。
信息显示窗：显示软件综合、布局布线过程中的信息。
下面我们通过一个半加器的实验来进一步学习：
我们首先要新建一个工程，按下图进行操作
单击后会出现下列的窗口，按照下图继续进行……
鼠标单击，下一步
保存文件路径
工程名称
鼠标单击，下一步
鼠标单击，下一步
元件系列选择
具体元件选择（我们采
用实验箱上的Cyclone
系列的EP1C3T144C8）
最后单击下一步
工程建好后新建一个图形文件，File New
（如下图所示）
用鼠标选中，单击OK 确定后弹出如下图所示的窗口
最后，单击“Finish ”
图形文件编辑区
双击图形文件编辑区会弹出如下图所示的对话框。
在原理图中调入与门（and2）、异或门（xor）、输入端口（input）、输出端口（output）等元件，可在“Name”的文本框中直接输入元件的名字，也可以在元件库中直接寻找，调入元件。
元件库
元件显示区
元件名称
将鼠标指到要连接的一端将会有一个“十字形”的图标，然后将两端
连接即可，按照此方法参照下图进行电路连接……
电路连接好以后我们为了方便自己阅读可以改变一下输入输出引脚的名称，鼠标双击输入输出引脚会弹出下面的窗口……
确定完成
按照上面的步骤将所有引脚都修改完成后将文件进行保存。
注意：保存时文件名要和工程名保持一致。
保存以后就要进行编译了，单击图标对文件进行编译……
编译完成后我们首先用软件进行波形仿真，新建波形仿真文件，File New-?Other Flies
波形仿真文件
新建波形仿真文件后输入信号节点，方法是单击鼠标右键会出现如下图所示的窗口，然后选择“Insert Node or Bus…”
1：选择“Pins:all”
3：选择“>>
”
可以在按钮“Time”对话框中设置仿真时间。
单击按钮“Edit ”选择“Grid Size ”出现如下图所示的窗口，可以在按钮“Time Project ”对话框中选择仿真时每格的时间，我们在这里选择50ns
。
然后我们对输入引脚进行波形赋值，如下图所示，用鼠标选中某一部分（变蓝）然后赋0
或
1
按照上面的方法将两输入引脚赋成下图的样子
赋值完成后对波形仿真文件进行保存，名字和工程名保持一致
保存完成就可以进行仿真了，鼠标单击
……
仿真完成和我们可以看一下仿真结果，通过输出波形我们可以分析我们制作的半加器是否正确
……
在此我们可以分析一下半加器的原理，a和b为两个输入端口，cout为输出的高位，sout为输出的低位，由此我们知道当a和b 都为0时cout和sout都为0；当a和b有一个为1时cout为0、sout
单击完成
为1；当a 和b 都为1时cout 和sout 都为1。仿真结果和我们分析结果一致，说明我们制作的半加器是正确的。
到此我们的软件仿真就完成了，下一步我们进行硬件下载……
首先我们先了解几个快捷图标的用途
鼠标单击管脚分配快捷键……
管脚按照下图进行分配
选中显示所有管脚
输入管脚号
管脚分配完成单击……
然后单击完全编译快捷键再进行一次完全编译，编译完成后单击下载快捷键……点击“Hardware setup”设置如下：
将硬件连接好以后单击Start就可以下载了……
下载进程开始下载
打上对号
下载完成后我们就可以进行硬件实验了，我们给EP1C3的26、27脚全部置低，28、31脚也全为低；将26、27脚其中一个置高，另一个置低，28脚为低，31脚为高；将26、27脚全部置高，28、31脚全部为高。如果是这样的话说明实验成功，我们的第一个实验就到此结束。
第二部分VerilogHDL设计实例下面将给出几个VerilogHDL的实例，可以先试着去模仿，仔细体会它与单片机C语言的不同之处，如果有不懂的地方可以查阅关于VerilogHDL语言编程的语法部分，我想这样能更快的使新手入门，还有就是以下的程序有一部分是功能相同但却是用不同的方法来描述的，要学会在对比中学习。
1、七段显示译码器的VerilogHDL描述
(1)下面介绍的是显示0—9十个数字的显示译码电路的描述。
module decode4_7(a,b,c,d,e,f,g,D3,D2,D1,D0);
input D3,D2,D1,D0;
output a,b,c,d,e,f,g;
reg a,b,c,d,e,f,g;
always@(D3,D2,D1,D0)
begin
case({D3,D2,D1,D0})//用case语句进行译码
4’d0:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b0111111;//0
4’d1:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b0000110;//1
4’d2:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1011011;//2
4’d3:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1001111;//3
4’d4:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1100110;//4
4’d5:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1101101;//5
4’d6:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1111101;//6
4’d7:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b0000111;//7
4’d8:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1111111;//8
4’d9:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1101111;//9
default:{a,b,c,d,e,f,g}=7’bx;
endcase
end
endmodule
(2)下面介绍的是显示0—9十个数字和几个字母的显示译码电路的
Verilog编码风格 嵌入式开发2010-05-03 15:28:13 阅读14 评论0 字号：大中小订阅 这是以前公司的对fpga代码编写的要求 良好代码编写风格的通则概括如下： （1）对所有的信号名、变量名和端口名都用小写，这样做是为了和业界的习惯保持一致；对常量名和用户定义的类型用大写； （2）使用有意义的信号名、端口名、函数名和参数名； （3）信号名长度不要太长； （4）对于时钟信号使用clk 作为信号名，如果设计中存在多个时钟，使用clk 作为时钟信号的前缀； （5）对来自同一驱动源的信号在不同的子模块中采用相同的名字，这要求在芯片总体设计时就定义好顶层子模块间连线的名字，端口和连接端口的信号尽可能采用相同的名字； （6）对于低电平有效的信号，应该以一个下划线跟一个小写字母b 或n 表示。注意在同一个设计中要使用同一个小写字母表示低电平有效； （7）对于复位信号使用rst 作为信号名，如果复位信号是低电平有效，建议使用rst_n； （8）当描述多比特总线时，使用一致的定义顺序，对于verilog 建议采用bus_signal[x:0]的表示； （9）尽量遵循业界已经习惯的一些约定。如*_r 表示寄存器输出，*_a 表示异步信号，*_pn 表示多周期路径第n 个周期使用的信号，*_nxt 表示锁存前的信号，*_z 表示三态信号等； （10）在源文件、批处理文件的开始应该包含一个文件头、文件头一般包含的内容如下例所示：文件名，作者，模块的实现功能概述和关键特性描述，文件创建和修改的记录，包括修改时间，修改的内容等； （11）使用适当的注释来解释所有的always 进程、函数、端口定义、信号含义、变量含义或信号组、变量组的意义等。注释应该放在它所注释的代码附近，要求简明扼要，只要足够说明设计意图即可，避免过于复杂； （12）每一行语句独立成行。尽管VHDL 和Verilog 都允许一行可以写多个语句，当时每个语句独立成行可以增加可读性和可维护性。同时保持每行小于或等于72 个字符，这样做都是为了提高代码得可读性； （13）建议采用缩进提高续行和嵌套语句得可读性。缩进一般采用两个空格，如西安交通大学SOC 设计中心 2 如果空格太多则在深层嵌套时限制行长。同时缩进避免使用TAB 键，这样可以避免不同机器TAB 键得设置不同限制代码得可移植能力； （14）在RTL 源码的设计中任何元素包括端口、信号、变量、函数、任务、模块等的命名都不能取Verilog 和VHDL 语言的关键字； （15）在进行模块的端口申明时，每行只申明一个端口，并建议采用以下顺序：
设计练习进阶 前言： 在前面九章学习的基础上，通过本章的练习，一定能逐步掌握Verilog HDL设计的要点。我们可以先理解样板模块中每一条语句的作用，然后对样板模块进行综合前和综合后仿真，再独立完成每一阶段规定的练习。当十个阶段的练习做完后，便可以开始设计一些简单的逻辑电路和系统。很快我们就能过渡到设计相当复杂的数字逻辑系统。当然，复杂的数字逻辑系统的设计和验证，不但需要系统结构的知识和经验的积累，还需要了解更多的语法现象和掌握高级的Verilog HDL系统任务，以及与C语言模块接口的方法（即PLI），这些已超出的本书的范围。有兴趣的同学可以阅读Verilog语法参考资料和有关文献，自己学习，我们将在下一本书中介绍Verilog较高级的用法。 练习一．简单的组合逻辑设计 目的: 掌握基本组合逻辑电路的实现方法。 这是一个可综合的数据比较器，很容易看出它的功能是比较数据a与数据b，如果两个数据相同，则给出结果1，否则给出结果0。在Verilog HDL中，描述组合逻辑时常使用assign 结构。注意equal=(a==b)1:0,这是一种在组合逻辑实现分支判断时常使用的格式。 模块源代码： " qual(equal),.a(a),.b(b)); 简单时序逻辑电路的设计 目的：掌握基本时序逻辑电路的实现。
在Verilog HDL中，相对于组合逻辑电路，时序逻辑电路也有规定的表述方式。在可综合的Verilog HDL模型，我们通常使用always块和@(posedge clk)或@(negedge clk)的结构来表述时序逻辑。下面是一个1/2分频器的可综合模型。 eset(reset),.clk_in(clk),.clk_out(clk_out)); endmodule 仿真波形： 练习：依然作clk_in的二分频clk_out，要求输出与上例的输出正好反相。编写测试模块，给出仿真波形。 练习三. 利用条件语句实现较复杂的时序逻辑电路 目的：掌握条件语句在Verilog HDL中的使用。 与常用的高级程序语言一样,为了描述较为复杂的时序关系，Verilog HDL提供了条件语句供分支判断时使用。在可综合风格的Verilog HDL模型中常用的条件语句有if…else和case…endcase两种结构，用法和C程序语言中类似。两者相较，if…else用于不很复杂的分支关系，实际编写可综合风格的模块、特别是用状态机构成的模块时，更常用的是case…endcase 风格的代码。这一节我们给的是有关if…else的范例，有关case…endcase结构的代码已后会经常用到。 下面给出的范例也是一个可综合风格的分频器，是将10M的时钟分频为500K的时钟。
给两个例子， 一个是VHDL做顶层调用verilog 一个是verilog 做顶层调用VHDL VHDL调用verilog： module sync_block #( parameter INITIALISE = 2'b00 ) ( input clk, // clock to be sync'ed to input data_in, // Data to be 'synced' output data_out // synced data ); //VHD entity dcm_reset is port( ref_reset : in std_logic; -- Synchronous reset in ref_clk domain ref_clk : in std_logic; -- Reliable reference clock of known frequency (125MHz) dcm_locked : in std_logic; -- The DCM locked signal dcm_reset : out std_logic -- The reset signal which should be connected to the DCM ); end dcm_reset; component sync_block port ( clk : in std_logic; -- clock to be sync'ed to data_in : in std_logic; -- Data to be 'synced' data_out : out std_logic -- synced data ); end component; dcm_locked_sync_tx : sync_block port map( clk => ref_clk, data_in => dcm_locked, data_out => dcm_locked_sync ); verilog调用VHDL：（目标还是上述VHDL模块） module gmii_if ( …… ）; dcm_reset rx_dcm_reset ( .ref_reset (tx_reset), .ref_clk (tx_clk),
本文档含有很多Verilog HDL例子：//与门 module zxhand2(c,a,b); input a,b; output c; assign c= a & b; endmodule //或门 module zxhor2(c,a,b); input a,b; output c; assign c= a | b; endmodule //非门 module zxhnot2(c,b); input b; output c; assign c=~ b; endmodule ////异或门 module zxhxro2(c,a,b); input b; output c; assign c=a ^ b; endmodule 两选一电路 module data_scan(d0,d1,sel,q); output q; input d0,d1,sel; wire t1,t2,t3; n1 zxhand2(t1,d0,sel); n2 zxhnot2 (t4,sel); n3 zxhand2(t2,d1,t4); n4 zxhor2(t3,t1,t2);
assign q=t1; endmodule verilog HDL实例（一） 练习一．简单的组合逻辑设计 目的: 掌握基本组合逻辑电路的实现方法。 这是一个可综合的数据比较器，很容易看出它的功能是比较数据a与数据b，如果两个数据相同，则给出结果1，否则给出结果0。在Verilog HDL中，描述组合逻辑时常使用assign结构。注意 equal=(a==b)?1:0,这是一种在组合逻辑实现分支判断时常使用的格式。 模块源代码： //--------------- compare.v ----------------- module compare(equal,a,b); input a,b; output equal; assign equal=(a==b)?1:0; //a等于b时，equal输出为1；a不等于b时， //equal输出为0。 endmodule 测试模块用于检测模块设计得正确与否，它给出模块的输入信号，观察模块的内部信号和输出信号，如果发现结果与预期的有所偏差，则要对设计模块进行修改。 测试模块源代码： `timescale 1ns/1ns //定义时间单位。 module comparetest; reg a,b; wire equal; initial //initial常用于仿真时信号的给出。 begin a=0; b=0; #100 a=0; b=1; #100 a=1; b=1; #100 a=1; b=0; #100 $stop; //系统任务，暂停仿真以便观察仿真波形。 end compare compare1(.equal(equal),.a(a),.b(b)); //调用模块。 Endmodule
【例3.1】4位全加器 module adder4(cout,sum,ina,inb,cin); output[3:0] sum; output cout; input[3:0] ina,inb; input cin; assign {cout,sum}=ina+inb+cin; endmodule 【例3.2】4位计数器 module count4(out,reset,clk); output[3:0] out; input reset,clk; reg[3:0] out; always @(posedge clk) begin if (reset) out<=0; //同步复位 else out<=out+1; //计数 end endmodule 【例3.3】4位全加器的仿真程序 `timescale 1ns/1ns `include "adder4.v" module adder_tp; //测试模块的名字 reg[3:0] a,b; //测试输入信号定义为reg型 reg cin; wire[3:0] sum; //测试输出信号定义为wire型 wire cout; integer i,j; adder4 adder(sum,cout,a,b,cin); //调用测试对象 always #5 cin=~cin; //设定cin的取值 initial begin a=0;b=0;cin=0; for(i=1;i<16;i=i+1) #10 a=i; //设定a的取值 end - 1 -
initial begin for(j=1;j<16;j=j+1) #10 b=j; //设定b的取值 end initial//定义结果显示格式 begin $monitor($time,,,"%d + %d + %b={%b,%d}",a,b,cin,cout,sum); #160 $finish; end endmodule 【例3.4】4位计数器的仿真程序 `timescale 1ns/1ns `include "count4.v" module coun4_tp; reg clk,reset; //测试输入信号定义为reg型 wire[3:0] out; //测试输出信号定义为wire型 parameter DELY=100; count4 mycount(out,reset,clk); //调用测试对象 always #(DELY/2) clk = ~clk; //产生时钟波形 initial begin//激励信号定义 clk =0; reset=0; #DELY reset=1; #DELY reset=0; #(DELY*20) $finish; end //定义结果显示格式 initial $monitor($time,,,"clk=%d reset=%d out=%d", clk, reset,out); endmodule 【例3.5】“与-或-非”门电路 module AOI(A,B,C,D,F); //模块名为AOI(端口列表A，B，C，D，F) input A,B,C,D; //模块的输入端口为A，B，C，D output F; //模块的输出端口为F - 2 -
一、组合逻辑实验 (2) 实验13X8译码器程序 (2) 实验2二－十进制译码器 (2) 实验3BCD码—七段数码管显示译码器 (3) 实验48－3编码器 (4) 实验58－3优先编码器 (4) 实验6十—二进制编码器 (5) 实验7三选一数据选择器 (5) 实验8半加器 (6) 实验9全加器 (7) 实验10半减器 (8) 实验11全减器 (8) 实验12多位数值比较器 (9) 实验13奇偶校验 (9) 实验14补码生成 (10) 实验158位硬件加法器的设计 (10) 实验164位并行乘法器 (10) 实验17七人表决器 (10) 实验18格雷码变换 (11) 二、时序逻辑实验 (11) 实验1D触发器 (11) 实验2JK触发器 (12) 实验3四位移位寄存器 (12) 实验4异步计数器 (13) 实验5同步计数器 (14) 实验6可逆计数器 (15) 实验7步长可变的加减计数器 (16) 实验8含异步清0和同步时钟使能的4位加法计数器 (17) 实验9顺序脉冲发生器 (18) 实验10序列信号发生器 (18) 实验11用状态机实现串行数据检测器 (19) 实验12分频器 (20) 实验13Moore状态机 (21) 实验14Mealy状态机 (23) 实验15三层电梯 (24) 实验16性线反馈移位寄存器（LFSR）设计 (32) 实验17正负脉宽数控调制信号发生器 (32) 三、存储器设计 (34) 实验1只读存储器（ROM） (34) 实验2SRAM (34) 实验3FIFO (35) 四、扩展接口实验 (39) 实验1流水灯 (39) 实验2VGA彩色信号显示控制器设计 (40)
Verilog HDL设计练习进阶（一） 练习一．简单的组合逻辑设计 目的：掌握基本组合逻辑电路的实现方法。 这是一个可综合的数据比较器，很容易看出它的功能是比较数据a与数据b，如果两个数据相同，则给出结果1，否则给出结果0。在Verilog HDL中，描述组合逻辑时常使用assign结构。注意equal=(a==b)?1:0,这是一种在组合逻辑实现分支判断时常使用的格式。 模块源代码： //--------------- compare.v ----------------- module compare(equal,a,b); input a,b; output equal; assign equal=(a==b)?1:0; //a等于b时，equal输出为1；a不等于b时， //equal输出为0。 endmodule 测试模块用于检测模块设计得正确与否，它给出模块的输入信号，观察模块的内部信号和输出信号，如果发现结果与预期的有所偏差，则要对设计模块进行修改。 测试模块源代码： `timescale 1ns/1ns //定义时间单位。 `include "./compare.v" //包含模块文件。在有的仿真调试环境中并不需要此语句。 //而需要从调试环境的菜单中键入有关模块文件的路径和名称module comparetest; reg a,b; wire equal; initial //initial常用于仿真时信号的给出。 begin a=0; b=0; #100 a=0; b=1; #100 a=1; b=1; #100 a=1; b=0; #100 $stop; //系统任务，暂停仿真以便观察仿真波形。 end compare compare1(.equal(equal),.a(a),.b(b)); //调用模块。 endmodule 仿真波形（部分）：
modul e and1(a, b, c); input a; input b; output c; assign c = a & b; endmodul e `timescale 1ns/1ns modul e t; reg a; reg b; wire c; and1 t(a,b,c); initial begin a=0; b=0; #100 a = 1; b = 0; #100 a = 0; b = 1; #100 a = 0; b = 0; #100 a = 1; b = 1; #100 $stop;
end initial $monitor("a = %d, ", a, " b = %d, ", b, "c = %d\n", c); endmodul e modul e add(a, b, in, c, out); input a; input b; input in; output c; output out; assign {out, c} = a + b + in; endmodul e `timescal e 1ns/1ns modul e count_t; reg clk; reg a; reg b; reg in; wire c; wire out; ad d process(a, b, in, c, out);
initial clk = 0; always forever #5 clk = ~clk; initial begin a = 0; b = 0; in = 0; #10 a = 0; b = 0; in = 1; #10 a = 0; b = 1; in = 0; #10 a = 0; b = 1; in = 1; #10 a = 1; b = 0; in = 0; #10 a = 1; b = 0; in = 1; #10 a = 1; b = 1; in = 0; #10 a = 1; b = 1; in = 1; end initial begin #200 $finish; end initial $monitor(" out = %d, c = %d\n", out, c); endmodul e modul e compare (equal, a, b); input a,b; output equal; assign equal= (a==b)?1:0; endmodul e `timescal e 1ns/1ns modul e t; reg a, b; wire equal; initial begin a=0; b=0; #100 a = 1; b = 0;
Verilog HDL Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象 设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。 Verilog HDL 语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。所有这些都使用同一种建模语言。此外，Verilog HDL语言提供了编程语言接口，通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。 Verilog HDL语言不仅定义了语法，而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。因此，用这种语言编写的模型能够使用Verilog仿真器进行验证。语言从C编程语言中继承了多种操作符和结构。Verilog HDL提供了扩展的建模能力，其中许多扩展最初很难理解。但是，Verilog HDL语言的核心子集非常易于学习和使用，这对大多数建模应用来说已经足够。当然,完整的硬件描述语言足以对从最复杂的芯片到完整的电子系统进行描述。 =============================== 中文版Verilog HDL简明教程：第1章简介 Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。 Verilog HDL 语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。所有这些都使用同一种建模语言。此外，Verilog HDL语言提供了编程语言接口，通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。 Verilog HDL语言不仅定义了语法，而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。因此，用这种语言编写的模型能够使用Verilog仿真器进行验证。语言从C编程语言中继承了多种操作符和结构。Verilog HDL提供了扩展的建模能力，其中许多扩展最初很难理解。但是，Verilog HDL语言的核心子集非常易于学习和使用，这对大多数建模应用来说已经足够。当然,完整的硬件描述语言足以对从最复杂的芯片到完整的电子系统进行描述。 历史 Verilog HDL语言最初是于1983年由Gateway Design Automation公司为其模
jtag的经典例子 module jtag(TCK,TMS, TDI, PROGRAM_COUNT, SFR_DATA, SOURCE_DI, XRAMDI, PROGDI, TRESET, SCLK, //Output TDO, //SOURCE_AJ, DESTIN_AJ, XRAMAJ, PROGAJ, DESTIN_DOJ, XRAMDOJ, PROGRAM_COUNTJ, PROGDOJ, NXRAMRJ, nXRAMWJ, NPSENJ ,PROGWE, SFR_WRITEJ, Write_SFR, Read_SFR , Read_RAM, NDESTIN_WEJ, nDESTIN_WEJ, Write_PC, ICReset,ICDisable,ICClock_Disable,ICClock_Enable ); //Input input TCK; input TMS; input TDI; input TRESET; input SCLK; //IC stop feedback signal at step_into state
input [15:0] PROGRAM_COUNT; //present PC value input [7:0] SFR_DATA; input [7:0] SOURCE_DI; input [7:0] XRAMDI; input [7:0] PROGDI; //Output output ICReset; output ICDisable; output ICClock_Disable; output TDO; //output [7:0] SOURCE_AJ; //output [15:0] XRAMAJ; //output [15:0] PROGAJ; //output [7:0] DESTIN_DOJ; //output [7:0] XRAMDOJ; //output [7:0] PROGDOJ; //output [15:0] PROGRAM_COUNTJ; output Write_PC; output NXRAMRJ; output nXRAMWJ;//NXRAMWJ, output NPSENJ;
module adder4(cout,sum,ina,inb,cin); output[3:0] sum; output cout; input[3:0] ina,inb; input cin; assign {cout,sum}=ina+inb+cin; endmodule 【例3.2】4位计数器 module count4(out,reset,clk); output[3:0] out; input reset,clk; reg[3:0] out; always @(posedge clk) begin if (reset) out<=0; //同步复位 else out<=out+1; //计数 end endmodule 【例3.3】4位全加器的仿真程序 `timescale 1ns/1ns `include "adder4.v" module adder_tp; //测试模块的名字 reg[3:0] a,b; //测试输入信号定义为reg型 reg cin; wire[3:0] sum; //测试输出信号定义为wire型 wire cout; integer i,j; adder4 adder(sum,cout,a,b,cin); //调用测试对象 always #5 cin=~cin; //设定cin的取值 initial begin a=0;b=0;cin=0; for(i=1;i<16;i=i+1) #10 a=i; //设定a的取值 end - 1 -
initial begin for(j=1;j<16;j=j+1) #10 b=j; //设定b的取值 end initial//定义结果显示格式 begin $monitor($time,,,"%d + %d + %b={%b,%d}",a,b,cin,cout,sum); #160 $finish; end endmodule 【例3.4】4位计数器的仿真程序 `timescale 1ns/1ns `include "count4.v" module coun4_tp; reg clk,reset; //测试输入信号定义为reg型 wire[3:0] out; //测试输出信号定义为wire型 parameter DELY=100; count4 mycount(out,reset,clk); //调用测试对象 always #(DELY/2) clk = ~clk; //产生时钟波形 initial begin//激励信号定义 clk =0; reset=0; #DELY reset=1; #DELY reset=0; #(DELY*20) $finish; end //定义结果显示格式 initial $monitor($time,,,"clk=%d reset=%d out=%d", clk, reset,out); endmodule 【例3.5】“与-或-非”门电路 module AOI(A,B,C,D,F); //模块名为AOI(端口列表A，B，C，D，F) input A,B,C,D; //模块的输入端口为A，B，C，D output F; //模块的输出端口为F - 2 -
v e r i l o g实例代码2
//与门 module zxhand2(c,a,b); input a,b; output c; assign c= a & b; endmodule //或门 module zxhor2(c,a,b); input a,b; output c; assign c= a | b; endmodule //非门 module zxhnot2(c,b); input b; output c; assign c=~ b; endmodule ////异或门 module zxhxro2(c,a,b); input b; output c; assign c=a ^ b; endmodule 两选一电路 module data_scan(d0,d1,sel,q); output q; input d0,d1,sel; wire t1,t2,t3; n1 zxhand2(t1,d0,sel); n2 zxhnot2 (t4,sel); n3 zxhand2(t2,d1,t4); n4 zxhor2(t3,t1,t2); assign q=t1;
endmodule verilog HDL实例（一） 练习一．简单的组合逻辑设计 目的: 掌握基本组合逻辑电路的实现方法。 这是一个可综合的数据比较器，很容易看出它的功能是比较数据a与数据b，如果两个数据相同，则给出结果1，否则给出结果0。在Verilog HDL中，描述组合逻辑时常使用assign结构。注意equal=(a==b)?1:0,这是一种在组合逻辑实现分支判断时常使用的格式。 模块源代码： //--------------- compare.v ----------------- module compare(equal,a,b); input a,b; output equal; assign equal=(a==b)?1:0; //a等于b时，equal输出为1；a不等于b时， //equal输出为0。 endmodule 测试模块用于检测模块设计得正确与否，它给出模块的输入信号，观察模块的内部信号和输出信号，如果发现结果与预期的有所偏差，则要对设计模块进行修改。 测试模块源代码： `timescale 1ns/1ns //定义时间单位。 module comparetest; reg a,b; wire equal; initial //initial常用于仿真时信号的给出。 begin a=0; b=0; #100 a=0; b=1; #100 a=1; b=1; #100 a=1; b=0; #100 $stop; //系统任务，暂停仿真以便观察仿真波形。 end compare compare1(.equal(equal),.a(a),.b(b)); //调用模块。 Endmodule
2.6.1 Verilog基本模块 1．触发器的Verilog实现 时序电路是高速电路的主要应用类型，其特点是任意时刻电路产生的稳定输出不仅与当前的输入有关，而且还与电路过去时刻的输入有关。时序电路的基本单元就是触发器。下面介绍几种常见同步触发器的Verilog 实现。 同步RS触发器 RS触发器分为同步触发器和异步触发器，二者的区别在于同步触发器有一个时钟端clk，只有在时钟端的信号上升（正触发）或下降（负触发）时，触发器的输出才会发生变化。下面以正触发为例，给出其Verilog 代码实现。 例2-15 正触发型同步RS触发器的Verilog实现。 module sy_rs_ff (clk, r, s, q, qb); input clk, r, s; output q, qb; reg q; assign qb = ~ q; always @(posedge clk) begin case({r, s}) 2'b00: q <= 0; 2'b01: q <= 1; 2'b10: q <= 0; 2'b11: q <= 1'bx; endcase end endmodule 上述程序经过综合Synplify Pro后，其RTL级结构如图2-2所示。 图2-2 同步RS触发器的RTL结构图 在ModelSim 6.2b中完成仿真，其结果如图2-3所示
图2-3 同步RS触发器的仿真结果示意图 同步T触发器 T触发器也分为同步触发器和异步触发器，二者的区别在于同步T触发器多了一个时钟端。同步T触发器的逻辑功能为：当时钟clk沿到来时，如果T=0，则触发器状态保持不变；否则，触发器输出端反转。R 为复位端，当其为高电平时，输出Q与时钟无关，Q=0。 例2-16 同步T触发器的Verilog实现。 module sy_t_ff(clk, r, t, q, qb); input clk, r, t; output q, qb; reg q; assign qb = ~q; always @(posedge clk) begin if(r) q <= 0; else q <= ~q; end endmodule 上述程序经过综合Synplify Pro后，其RTL级结构如图2-4所示。 图2-4 同步T触发器电路的RTL结构图 在ModelSim 6.2b中完成仿真，其结果如图2-5所示
Verilog 及VHDL良好的代码编写风格 良好代码编写风格可以满足信、达、雅的要求。在满足功能和性能目标的前提下，增强代码的可读性、可移植性，首要的工作是在项目开发之前为整个设计团队建立一个命名约定和缩略语清单，以文档的形式记录下来，并要求每位设计人员在代码编写过程中都要严格遵守。良好代码编写风格的通则概括如下：（1）对所有的信号名、变量名和端口名都用小写，这样做是为了和业界的习惯保持一致；对常量名和用户定义的类型用大写； （2）使用有意义的信号名、端口名、函数名和参数名； （3）信号名长度不要太长； （4）对于时钟信号使用clk 作为信号名，如果设计中存在多个时钟，使用clk 作为时钟信号的前缀； （5）对来自同一驱动源的信号在不同的子模块中采用相同的名字，这要求在芯片总体设计时就定义好顶层子模块间连线的名字，端口和连接端口的信号尽可能采用相同的名字； （6）对于低电平有效的信号，应该以一个下划线跟一个小写字母b 或n 表示。注意在同一个设计中要使用同一个小写字母表示低电平有效； （7）对于复位信号使用rst 作为信号名，如果复位信号是低电平有效，建议使用rst_n； （8）当描述多比特总线时，使用一致的定义顺序，对于verilog 建议采用 bus_signal[x:0]的表示； （9）尽量遵循业界已经习惯的一些约定。如*_r 表示寄存器输出，*_a 表示异步信号，*_pn 表示多周期路径第n 个周期使用的信号，*_nxt 表示锁存前的信号，*_z 表示三态信号等； （10）在源文件、批处理文件的开始应该包含一个文件头、文件头一般包含的内容如下例所示：文件名，作者，模块的实现功能概述和关键特性描述，文件创建和修改的记录，包括修改时间，修改的内容等； （11）使用适当的注释来解释所有的always 进程、函数、端口定义、信号含义、变量含义或信号组、变量组的意义等。注释应该放在它所注释的代码附近，要求简明扼要，只要足够说明设计意图即可，避免过于复杂； （12）每一行语句独立成行。尽管VHDL 和Verilog 都允许一行可以写多个语句，当时每个语句独立成行可以增加可读性和可维护性。同时保持每行小于或等于72 个字符，这样做都是为了提高代码得可读性； （13）建议采用缩进提高续行和嵌套语句得可读性。缩进一般采用两个空格，如西安交通大学SOC 设计中心2 如果空格太多则在深层嵌套时限制行长。同时缩进避免使用TAB 键，这样可以避免不同机器TAB 键得设置不同限制代码得可移植能力； （14）在RTL 源码的设计中任何元素包括端口、信号、变量、函数、任务、模块等的命名都不能取Verilog 和VHDL 语言的关键字； （15）在进行模块的端口申明时，每行只申明一个端口，并建议采用以下顺序：输入信号的clk、rst、enables other control signals、data and address signals。然后再申明输出信号的clk、rst、enalbes other control signals、data signals；
- 1 - 【例3.1】4位全加器 module adder4(cout,sum,ina,inb,cin); output [3:0] sum; output cout; input [3:0] ina,inb; input cin; assign {cout,sum}=ina+inb+cin; endmodule 【例3.2】4位计数器 module count4(out,reset,clk); output [3:0] out; input reset,clk; reg [3:0] out; always @(posedge clk) begin if (reset) out<=0; //同步复位 else out<=out+1; //计数 end endmodule 【例3.3】4位全加器的仿真程序 `timescale 1ns/1ns `include "adder4.v" module adder_tp; //测试模块的名字 reg [3:0] a,b; //测试输入信号定义为reg 型 reg cin; wire [3:0] sum; //测试输出信号定义为wire 型 wire cout; integer i,j; adder4 adder(sum,cout,a,b,cin); //调用测试对象 always #5 cin=~cin; //设定cin 的取值 initial begin a=0;b=0;cin=0; for (i=1;i<16;i=i+1) #10 a=i; //设定a 的取值 end
initial begin for(j=1;j<16;j=j+1) #10 b=j; //设定b的取值 end initial//定义结果显示格式 begin $monitor($time,,,"%d + %d + %b={%b,%d}",a,b,cin,cout,sum); #160 $finish; end endmodule 【例3.4】4位计数器的仿真程序 `timescale 1ns/1ns `include "count4.v" module coun4_tp; reg clk,reset; //测试输入信号定义为reg型 wire[3:0] out; //测试输出信号定义为wire型 parameter DELY=100; always #(DELY/2) clk = ~clk; //产生时钟波形 initial begin//激励信号定义 clk =0; reset=0; #DELY reset=1; #DELY reset=0; #(DELY*20) $finish; end //定义结果显示格式 initial $monitor($time,,,"clk=%d reset=%d out=%d", clk, reset,out); endmodule 【例3.5】“与-或-非”门电路 module AOI(A,B,C,D,F); //模块名为AOI(端口列表A，B，C，D，F) input A,B,C,D; //模块的输入端口为A，B，C，D output F; //模块的输出端口为F - 2 -
第六章例题 [例1]：用initial 块对存储器变量赋初始值 initial begin areg=0; //初始化寄存器areg for(index=0;index