VERILOG HDL语言基础

2．常量
在Verilog HDL中，用parameter来定义常量，即用parameter来定义一个标志符，代表一个常量，称为符号常量。其定义格式如下:
parameter 参数名1=表达式，参数名2=表达式，参数名3=表达式……;
例如:
parameter sel=8，code=8'ha3;
//分别定义参数sel为常数8(十进制)，参数code为常数a3(十六进制)
Verilog HDL中共有19种数据类型。数据类型是用来表示数字电路中的数据存储和传送单元的。在此介绍4个最基本的数据类型:integer型、parameter型、reg型和wire型。
Verilog HDL中也有常量和变量之分，他们分属以上这些类型。
6.2.1 常量
在程序运行过程中，其值不能被改变的量称为常量。
assign {cout,sum}=ina+inb+cin;//全加
endmodule
【例6.2】一个8位计数器的Verilog HDL源代码
module counter8(out,cout,data,load,cin,clk);
output[7:0]out;
output cout;
input[7:0] data;
6.1.2 Verilog HDL模块的结构
Verilog HDL的基本设计单元是"模块(block)"。一个模块是由两部分组成的，一部分描述接口;另一部分描述逻辑功能，即定义输入是如何影响输出的。下面举例说明，图6.1示出了一个"与-或-非"门电路。
图6.1"与-或-非"电路
该电路表示的逻辑函数可以写为:
6.2.2 变量

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。

task time tran tranif0 tranif1
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-HDL基础知识第⼆章 Verilog-HDL基础知识1.Verilog-HDL概述1.1 什么是硬件描述语⾔（HDL）HDL：Hardware Description Language硬件描述语⾔HDL是⼀种⽤形式化⽅法描述数字电路和系统的语⾔，可以描述硬件电路的功能、信号连接关系和定时关系。

1.2 使⽤HDL的优点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）。

1.3 Top_Down设计思想1.4 Verilog-HDL简介1.4.1 Verilog HDL的发展1.4.2 Verilog-HDL与VHDL的⽐较☆ VHDL－VHSIC Hardware Description Language。

VHDL于 1987年成为IEEE标准。

☆ Verilog-HDL简单易学，语法⽐较灵活。

VHDL语法严谨，需要较长的时间学会。

☆ Verilog-HDL在系统抽象⽅⾯⽐VHDL略差，但在门级开关电路描述⽅⾯⽐VHDL强。

1.4.3 Verilog-HDL 的应⽤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）。

1.4.4 Verilog-HDL的抽象级别⽤Verilog-HDL描述的电路设计就是该电路的Verilog HDL模型，这些模型可以是实际电路的不同级别的抽象，这些抽象的级别和它们对应的模型类型共有以下五种：?系统级(system): ⽤⾼级语⾔结构实现设计模块的外部性能的模型。

8
6.2 Verilog HDL 入门 6.2.1 Verilog HDL 的基本结构 6.2.2 简单 Verilog HDL 实例
9
6.2.1 Verilog HDL的基本结构
Verilog 使用大约100个预定义的关键词定义该语言的结构 1. VerilogHDL 程序由模块构成。每个模块的内容都是嵌在关键词module和 endmodule两个语句之间。每个模块实现特定的功能。 2. 每个模块先要进行端口的定义，并说明输入（input) 、输出（output)和 双向（inout)，然后对模块功能进行描述。 3. 除了endmodule语句外，每个语句后必须有分号。 4. 可以用/* --- */和//…..，对VerilogHDL程序的任何部分做注释。
例 2选1数据选择器的程序实例
a
0 out
b
1
sel
13
module mux2_1(out, a, b, sel) ;
output out;
数
input a, b; input sel;
assign out= sel ? b : a;
据 流 描 述
endmodule
module mux2_1(out, a, b, sel) ;
VHDL 和Verilog 的功能较强，属于行为(功能)描述语言。两种HDL均为IEEE标准。 特别是Verilog HDL的语法来源于C语言，它较 VHDL 好用好学。
7
6.1 概 述 6.2 Verilog HDL入门 6.3 Verilog HDL基本语法规则 6.4 Verilog HDL结构级建模 6.5 Verilog HDL数据流建模 6.6 Verilog HDL行为级建模 6.7 数字钟电路设计

• /* $d i s p l a y 系统任务在新的一行中显示。* /
• $t i m e • / /该系统任务返回当前的模拟时间。
第十五页，共48页。
Verilog的语言要素－编译指令
• 以`〔反引号〕开场的某些标识符是编译器指令。 • 在Verilog 语言编译时，特定的编译器指令在整个编译过程中有
效〔编译过程可跨越多个文件〕，直到遇到其它的不同编译程 序指令。
• 完好的标准编译器指令如下:
• `define, `undef • `ifdef, `else, `endif • `default_nettype
• `include • `resetall • `timescale
• `unconnected_drive, `nounconnected_drive • `celldefine, `endcelldefine
的语句都是注释语句，因此可扩展到多行。如： • /* statement1 ，
• statement2，
• .. ...
• statementn */ • 以上n个语句都是注释语句。
• 是以 // 开头的语句，它表示以 // 开场到本行完毕都 属于注释语句。
第十三页，共48页。
Verilog的语言要素－格式
HDL：硬件描绘语言 (Hardware Description Language)
目前通用的 HDL 语言有VHDL和Verilog两种。目前多 数 FPGA 厂商都有自己的逻辑综合工具，或者采用第 三方的设计综合工具来支持自己的器件开发。这是由于 HDL完成的设计具有可移植、易维护、好理解的性能。
–
{expr1, expr2, . . .，exprN}

入zz x x x
CSLG
4、设计举例
试用Verilog语言的门级 元件描述2线-4线译码器.
E1
& Y0
//Gate-level description of a 2-to-4-
line decoder
module _2to4decoder (A1,A0,E,Y);
input A,B,E;
output [3:0] Y;
常量
格式为：<＋/－><位宽>’<基数符号><数 例值如>：3’b101、5’o37、8’he3，8’b1001_0011
实数型常量 十进制记数法 如： 0.1、2.0、5.67
科学记数法 如: 23_5.1e2、5E－4
23510.0、 0.0005
CSLG
❖Verilog允许用参数定义语句定义一个标识 符来代表一个常量，称为符号常量。
CSLG
CSLG
用Verilog HDL描述组合逻辑电路
用VerilogHDL描述组合逻辑电路
❖用VerilogHDL描述组合逻辑电路有三种不 同抽象级别：
▪ 门级描述 ▪ 数据流描述 ▪ 行为级描述
❖VerilogHDL描述的电路就是该电路的 VerilogHDL模型。
CSLG
•门级描述：
一般使用Primitive（内部元件）、自定义的下层模块对电 路描述。主要用于层次化设计中。
多输入端的或非门
多输入端的异或非门
多输出端的反相器
控制信号高电平有效的 三态反相器
控制信号低电平有效的 三态反相器
CSLG
Verilog 基本门级元件
and n-input AND gate

12
1.4 Verilog 目前的应用情况和适用的设计
Verilog 较为适合系统级(System)、算法 级(Alogrithem)、寄存器传输级(RTL)、逻辑 (Logic)、门级(Gate)和电路开关级(Switch)的
设计，而对于特大型（千万门级以上）的系 统级(System)设计，则VHDL更为合适。
2020/2/28
13
1.5 采用 Verilog HDL 设计复杂数字电路的优点
1.5.1 传统设计方法——电路原理图输入法
采用电路原理图输入法进行设计，周期长、需 要专门的设计工具、需手工布线等。这种低水平的 设计方法大大延长了设计周期。
2020/2/28
14
1.5.2 Verilog HDL 设计法与传统的电路 原理图输入法的比较
2020/2/28
3
什么是硬件描述语言
具有特殊结构能够对硬件逻辑电路的功能进行描述的一种高级 编程语言
这种特殊结构能够：
描述电路的连接 描述电路的功能 在不同抽象级上描述电路 描述电路的时序 表达具有并行性
HDL主要有两种：Verilog和VHDL
Verilog起源于C语言，因此非常类似于C语言，容易掌握 VHDL格式严谨 VHDL出现较晚，但标准化早。IEEE 1706-1985标准。
2020/2/28
24
概述
Verilog HDL行为描述语言具有以下功能：
• 可描述顺序执行或并行执行的程序结构。 • 用延迟表达式或事件表达式来明确地控制过程的启动时间。 • 通过命名的事件来触发其它过程里的激活行为或停止行为。 • 提供了条件如if-else、case、循环程序结构。 • 提供了可带参数且非零延续时间的任务(task)程序结构。 • 提供了可定义新的操作符的函数结构(function)。 • 提供了用于建立表达式的算术运算符、逻辑运算符、位运算 符。 • Verilog HDL语言作为一种结构化的语言也非常适合于门级 和开关级的模型设计。

Verilog语言是一种硬件描述语言（HDL），用于描述和设计数字电路。

它广泛应用于数字系统的建模、验证和综合，是数字电路设计领域中的重要工具之一。

在Verilog中，模块是最基本的组织单位，模块中包含了电路的功能和行为描述。

本文将介绍Verilog语言的基本语法和模块写法，以帮助读者更好地理解和应用Verilog语言。

一、Verilog基本语法1. 注释在Verilog中，使用双斜杠（//）进行单行注释，使用/* */进行多行注释。

注释可以提高代码的可读性，便于他人理解和维护。

2. 变量声明Verilog中的变量可以分为寄存器变量（reg）和线网（wire）两种类型。

寄存器变量用于存储状态信息，线网用于连接各个逻辑门的输入和输出。

3. 逻辑运算符和位运算符Verilog中包括逻辑运算符（与、或、非等）和位运算符（与、或、异或等），用于对信号进行逻辑和位级操作。

4. 控制语句Verilog支持if-else语句、case语句等控制语句，用于根据不同条件执行不同的操作。

5. 模拟时钟在Verilog中，时钟是电路中的重要部分，通常使用时钟信号来同步各个元件的动作。

时钟可以通过周期性方波信号来模拟，使用$period 函数可以定义时钟的周期。

6. 仿真指令Verilog提供了多种仿真指令，用于初始化信号、设置仿真时间、输出波形图等操作，有助于仿真和调试电路。

二、模块写法1. 模块定义在Verilog中，一个模块包含了一组功能相关的硬件描述，可以看作是一个小型电路的抽象。

模块通过module关键字进行定义，其中包括模块名、输入输出端口声明等信息。

```verilogmodule adder(input wire [3:0] a,input wire [3:0] b,output reg [4:0] c);// 模块内部逻辑描述endmodule```2. 端口声明模块的端口包括输入端口（input）和输出端口（output），可以通过wire和reg进行声明。

VerilogHDL语法基础1 Verilog是⼤⼩写相关的，其中的关键字全部为⼩写。

2 空⽩符由空格、制表符、和换⾏符组成。

3 单⾏注释以“//”开始，verilog将忽略此处到⾏尾的内容。

多⾏注释以“”结束。

多⾏注释不允许嵌套4 操作符有三种：单⽬操作符、双⽬操作符和三⽬操作符。

5 数字声明 Verilog中有两种数字声明：指明位数的数字和不指明位数的数字 指明位数的数字表⽰形式：’ Size⽤来指明数字位宽度，只能⽤⼗进制整数表⽰ Base format包括⼗进制(’d或’D)，⼆进制（’b或’B），⼋进制(‘o或’O)，⼗六进制(‘h或’H) 例如 4’b1111 //4位2进制数 12’h3ac //12位16进制数 不指明位数的数字：如果数字说明中没有指定基数，那么默认表⽰为⼗进制数。

如果没有指定位宽，则默认的位宽度与仿真器和使⽤的计算机有关（最⼩为32位）。

‘o21 //32位⼋进制数 X值和Z值：不确定值⽤X表⽰，⾼阻⽤Z值表⽰。

在⼋进制数中代表3位，⼗六进制中代表4位。

12’h12X //这是⼀个12位16进制数，其中低四位不确定 负数：在表⽰位宽的数字前⾯增加⼀个减号来表⽰它是⼀个负数。

-6’d3 //⼀个6位的⽤⼆进制补码形式存储的⼗进制数3，表⽰负数 -6’sd3 //⼀个6位的带符号算数运算的负数 下划线符号和问号：除了第⼀个字符，下划线“_”可以出现在数字中的任何位置，它的作⽤只是提⾼可读性，在编译阶段会被忽略掉 问号“？”是z的另⼀种表⽰，使⽤问号的⽬的在于增强casex和casez语句的可读性。

在这两条语句中，“？”表⽰不必关⼼的情况。

12’B1111_0011_1110 // 增强可读性 4’b10?? //相当于4’b10zz6 字符串是双引号括起来的⼀个字符队列。

对于字符串的限制是，它必须在⼀⾏中书写完，不可书写在多⾏中，也不能包含回车符。

Verilog将字符串当作⼀个单字节的ASCII字符队列。

verilog语法基础Verilog语法基础Verilog是一种硬件描述语言(HDL)，用于描述数字电路和系统。

它是一种基于事件的语言，能够描述电路的结构和行为。

本文将介绍Verilog语法的基础知识，包括模块、端口、信号、赋值和运算等。

一、模块(Module)在Verilog中，模块是描述电路的基本单元。

一个模块可以包含多个端口和信号，并定义了电路的功能和结构。

模块的定义使用关键字module，后跟模块的名称和端口列表。

二、端口(Port)Verilog中的端口是模块与外部环境进行通信的接口。

端口可以是输入端口、输出端口或双向端口。

输入端口用于接收外部信号，输出端口用于输出信号至外部，而双向端口则可同时进行输入和输出。

端口的定义使用关键字input、output或inout，后跟端口的类型和名称。

三、信号(Signal)Verilog中的信号用于在模块内部传递和存储数据。

信号可以是寄存器类型或线网类型。

寄存器类型信号用于存储数据，线网类型信号用于传递数据。

信号的定义使用关键字reg或wire，后跟信号的宽度和名称。

四、赋值(Assignment)在Verilog中，使用赋值语句将值分配给信号或变量。

赋值语句可以是阻塞式赋值或非阻塞式赋值。

阻塞式赋值使用等号(=)将右侧的值赋给左侧的信号，而非阻塞式赋值使用双等号(<=)进行赋值。

赋值语句的左侧可以是信号或变量，右侧可以是常数、信号、变量或表达式。

五、运算(Operator)Verilog中支持多种运算，包括算术运算、逻辑运算、位运算和比较运算等。

算术运算包括加法、减法、乘法和除法等；逻辑运算包括与、或、非和异或等；位运算包括位与、位或、位非和位异或等；比较运算包括等于、不等于、大于、小于等。

运算符可以用于常数、信号、变量或表达式之间的运算。

六、条件语句(Conditional Statement)Verilog中的条件语句用于根据条件选择执行不同的操作。

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。

0 1 x或X 或 z或Z 或 逻辑0、逻辑假 逻辑 、 逻辑1、 逻辑 、逻辑真 不确定的值（未知状态） 不确定的值（未知状态） 高阻态
5．常量及其表示 ． 整数型 十进制数的形式的表示方法:表示有符号常量 十进制数的形式的表示方法:表示有符号常量 例如：30、－ 、－2 例如：30、－2 带基数的形式的表示方法: 表示常量 带基数的形式的表示方法: 表示常量 格式为： ><位宽 <基数符号><数值> 位宽> ><数值 格式为：<＋/－><位宽>’<基数符号><数值> 例如： 例如：3’b101、5’o37、8’he3，8’b1001_0011 、 、 ， 0.1、2.0、 十进制记数法 如： 0.1、2.0、5.67 科学记数法 如: 23_5.1e2、5E－4 、 －
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.常用 常用VHDL与Verilog两种语言的比较 与 两种语言的比较 常用
能力（ 能力（capability） ） VHDL 结构建模 抽象能力强 系统级－算法级－ 系统级－算法级－RTL级－逻辑级－门级 级 逻辑级－ Verilog 结构建模 具体物理建模能力强 算法级－ 算法级－RTL级－逻辑级－门级－版图级 级 逻辑级－门级－
2.3.1 Verilog语言的基本语法规则 语言的基本语法规则
为对数字电路进行描述, 语言规定了一套完整的语法结构。 为对数字电路进行描述,Verilog语言规定了一套完整的语法结构。 语言规定了一套完整的语法结构 的间隔符主要起分隔文本的作用， 1．间隔符: Verilog 的间隔符主要起分隔文本的作用，可以 间隔符 使文本错落有致，便于阅读与修改。 使文本错落有致，便于阅读与修改。 间隔符包括空格符（ ）、 ）、换行符 换行符（ 间隔符包括空格符（\b）、TAB 键（\t）、换行符（\n）及 换页符。 换页符。 2．注释符:注释只是为了改善程序的可读性，在编译时不起作用。 注释符:注释只是为了改善程序的可读性，在编译时不起作用。 多行注释符(用于写多行注释): */； 多行注释符(用于写多行注释): /* --- */； //开始到行尾结束为注释文字 开始到行尾结束为注释文字。 单行注释符 :以//开始到行尾结束为注释文字。

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。

4
❑ 非阻塞型过程赋值 “<＝” ：一条非阻塞型赋值语句的 执行，并不会影响块中其它语句的执行。
❑ 连续赋值语句：用关键词 assign，只要输入端操作数的 值
发生变化，该语句就重新计算并刷新赋值结果
数据类型
线网类型（wire）：表示 Verilog 元件间的物理连线，一般使 用持续赋值 assign 语句赋值
5
寄存器类型（reg）：表示一个抽象的数据存储单元，它只能 在 always 语句和 initial 语句中被赋值
❑ 数组
❑ reg [15:0] reg_file[0:31]; // 32 个 16 位的寄存器构成的寄 存器堆
行为描述
6
module mux2_1(out1, a, b, sel) ; output reg out1, out2; input a, b; input sel;
➢ 测试模块中要调用到设计块，只有这样才能对它进行测试； ➢ 测试模块中应包含测试的激励信号源； ➢ 测试模块能够实施对输出信号的检测。
8
Verilog 电路的仿真与验证
8
Testbench 实例
9
Verilog HDL 语言入门
Verilog 程序的最基本结构
❑ 模块（module）是 Verilog 的基本描述单位，用于 描
述某个设计的功能或结构 ❑ 一个模块可以在另一个模块中使用。
❑ Verilog 大小写敏感
Verilog 模块
• 一个ssign out2 = a+b; //持续赋值语句
always @(sel or a or b) begin if (sel) out1 = b; else out1 = a; end endmodule

Verilog语言要素Verilog是用于描述和设计数字电路的硬件描述语言（HDL）。

它是一种通用的硬件描述语言，广泛应用于数字电路设计、验证、仿真和综合等领域。

Verilog包含了一系列的语法和语义规则，用于描述硬件行为和结构。

下面是Verilog语言最重要的要素。

1. 模块（Module）：Verilog语言使用模块来组织和描述硬件组件。

一个模块代表了一个硬件组件或一个功能单元。

模块包含输入端口、输出端口以及内部逻辑。

模块由关键字"module"开始，用关键字"endmodule"结束。

2. 端口（Port）：模块的输入和输出被定义为端口。

端口包括输入端口和输出端口。

输入端口用于将信号从外部引入模块，输出端口用于将信号从模块输出给外部。

端口可以被声明为信号向量，表示多个相关信号。

3. 信号（Signal）：信号用于在模块内部表示数据或状态。

信号可以是标量（单个位）或向量（多个位），可以是有符号的或无符号的。

信号可以表示任意类型的数据，比如数字、布尔值或枚举类型等。

4. 寄存器（Register）：寄存器是一种存储元件，用于存储和保持数据。

寄存器可以在时钟的上升沿或下降沿进行数据更新。

在Verilog中，可以使用关键字"reg"来声明寄存器类型。

6. 逻辑运算符（Logical Operators）：Verilog提供了一系列逻辑运算符，用于对信号进行逻辑运算和位操作。

常见的逻辑运算符包括与（&&）、或（，）、非（!）和异或（^）等。

7. 控制结构（Control Structures）：Verilog支持常见的控制结构，如if-else、for循环和while循环等。

这些控制结构允许根据特定条件执行不同的操作或循环执行一系列操作。

8. 合成指令（Synthesis Directives）：Verilog提供了一些特殊的指令，用于指导合成工具对Verilog代码进行优化和综合。