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蔡觉平老师西电Verilog HDL上机大作业(硬件描述语言)_微电子学院

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verilog hdl语言100例详解

verilog hdl语言100例详解

verilog hdl语言100例详解Verilog HDL语言是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统的行为和结构。

它是硬件设计工程师在数字电路设计中的重要工具。

本文将介绍100个例子，详细解释Verilog HDL语言的应用。

1. 基本门电路：Verilog HDL可以用于描述基本门电路，如与门、或门、非门等。

例如，下面是一个描述与门电路的Verilog HDL代码：```verilogmodule and_gate(input a, input b, output y);assign y = a & b;endmodule```2. 多路选择器：Verilog HDL也可以用于描述多路选择器。

例如，下面是一个描述2:1多路选择器的Verilog HDL代码：```verilogmodule mux_2to1(input a, input b, input sel, output y);assign y = sel ? b : a;endmodule```3. 寄存器：Verilog HDL可以用于描述寄存器。

例如，下面是一个描述8位寄存器的Verilog HDL代码：```verilogmodule register_8bit(input [7:0] d, input clk, input reset, output reg [7:0] q);always @(posedge clk or posedge reset)if (reset)q <= 0;elseq <= d;endmodule```4. 计数器：Verilog HDL可以用于描述计数器。

例如，下面是一个描述8位计数器的Verilog HDL代码：```verilogmodule counter_8bit(input clk, input reset, output reg [7:0] count);always @(posedge clk or posedge reset)if (reset)count <= 0;elsecount <= count + 1;endmodule```5. 加法器：Verilog HDL可以用于描述加法器。

[工学]西安电子科技大学verilog教程1-2

[工学]西安电子科技大学verilog教程1-2

西安电子科技大学
雷达信号处理国防科技重点实验室
2. 数字信号处理
数字信处理系统往往要进行一些复杂的数字运算和数据处理， 并且又有实时响应的要求，他们通常是由高速专用数字逻辑系统或专 用数字信号处理器所构成，电路是相当复杂的。因此只有在高速大规 模集成电路设计制造技术进步的基础上，才有可能实现真正有意义的 实时数字信号处理系统。对实时数字信号处理系统的要求不断提高， 也推动了高速大规模集成电路设计制造技术的进步。现代专用集成电 路的设计是借助于电子电路设计自动化（EDA）工具完成的。学习和 掌握硬件描述语言（HDL）是使用电子电路设计自动化工具的基础。
• 由传统的观点出发，可以从三个不同的方面来研究计算，即从数 学、科学和工程的不同角度；由比较现代的观点出发，可以从四 个主要的方面来研究计算，即从算法和数据结构、编程语言、体 系结构、软件和硬件设计方法学。
• 一个复杂的数字系统设计往往是从算法到由硬线连接的门级逻辑 结构，再映射到硅片的逐步实现的过程。
&Moorby，刘明业等译。
西安电子科技大学
雷达信号处理国防科技重点实验室
课时及考试安排
授课时数：30课时 上机时数；14课时 考试时数：90分钟 成绩计算：大作业*40%+考试*60%
西安电子科技大学
雷达信号处理国防科技重点实验室
课程内容安排
第一部分 初级篇
第一章. 概述及设计工具介绍 第二章. Verilog HDL的基本知识 第三章. Verilog HDL基本概念 第四章. 常用Verilog语法之一 第五章．常用Verilog语法之二 第六章．常用Verilog语法之三 第七章．常用Verilog语法之四 第八章．常用Verilog语法之五

《VerilogHDL程序设计》课程教学方法研究

《VerilogHDL程序设计》课程教学方法研究

硬 件 描 述 语 言（ H D L ，h a r d w a r e d e s c r i p t i o n l a n g u age） 是一种用形式化方法来描述数字电路和系统的 语言， 数字电 路系统的设 计 者 利用这 种 语言可以 从 上层到 下层 （从 抽 象 到具体） 逐步描述自己的设 计思 想， 用一系列 分层 次 的 模 块 来 表 示 极其复杂的 数字系统。 采用 Ve r i lo g H DL设 计方法比 采用电 路图输入的方法更有优 越性， 这就 是为 什么美国等国家 在 进 入 2 0 世 纪 9 0 年代 以 后 纷 纷 采用 HDL设计方法的原因。 Ver i log HDL适用于复杂数字逻辑 电 路和系统 的总体仿真、 子系统 仿真 和 具体电 路 综 合等各 个设计阶段。 Ver i log HDL 不但作为学习HDL设计方法 的入门和基础是比较合 适的， 而且对于ASIC设计 专业人员 而言， 也是必须掌 握的基本 技 术。 《 Ve r i lo g H DL 程 序设 计》 课程是大学里的电子和计算机工程系的重要课程， 本课 程的目标是学习掌 握Ver i log HDL建模、 仿真、 综合、 重用 和验 证技术， 为以后学习高级的行为综合、 物理综合、 IP设 计和复杂系统设计和验证打下坚实的基础。
学习这门课程的积极性。 1.3 课程内容多课时少 随 着社会 快 速 发 展， 不同领 域 专业 需 要 学习的 东 西 不 断增加和更新。 这样导致每门课程的课时不断减少。 而对于 《 Ver i log HDL程 序设计》 课程， 本身时实践性较强的课 程， 但 是由于内容 较多， 为了完成 理论 课 时 讲解， 分配 给实 践的课程就少了。 这就会导致理论不能及时与实践相结合， 新学的知识无法消化应用， 不能真正掌 握。 1.4 课程实验内容及环境单一 该 课 程 时实 践 性较强的 课 程， 必须 通 过大 量的实践 才 能 掌 握 这门课 程的设 计技 术及设 计方法。 目前关于本课 程 的实验内容 都 是 一 些 验 证 性实验， 按照实验书上的罗列步 骤 进 行 实 验 以 对 所 学 知 识 点 进 行 验 证。 而设 计 性实验较 少， 学生无法真正学会知 识点的应用。 但学生学习这门课程 的关 键 是 会应 用所 学知 识设 计出数字逻 辑电 路及系统。 同 时由于学校费用问题， 实验环境包括EDA工具、 计算机等不 能 随 着集成电 路的发展 和工艺的快 速 发展而及 时更新， 限 制了学生学习新的知识步伐。 针对以上存在的问题， 本文对 《Verilog HDL程序设计》 课程教学方法进行研究， 激发学生学习该课程的主动性， 培养 社会需要的Verilog HDL数字电路及系统设计人才。

硬件描述语言VerilogHDL基础

硬件描述语言VerilogHDL基础

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

Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用 作者 蔡觉平_ 第2章

Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用 作者 蔡觉平_ 第2章
Verilog HDL语言内部已经使用的词称为关键字或保留
字，它是Verilog HDL语言内部的专用词，是事先定义好的 确认符，用来组织语言结构。用户不能随便使用这些关键
字。需注意的是，所有关键字都是小写的。例如，
ALWAYS不是关键字，它只是标识符，与always(关键字) 是不同的。表2.1-1所示为Verilog HDL的常用关键字。 11
2.1.1 空白符
空白符包括空格符(\b)、制表符(\t)、换行符和换页符。
空白符使代码看起来结构清晰，阅读起来更方便。在编译 和综合时，空白符被忽略。
Verilog HDL程序可以不分行，也可以加入空白符采用
多行编写。
4
例2.1-1 空白符使用示例。
initial begin a = 3'b100; b = 3'b010; end
表2.1-1 Verilog HDL中的常用关键字
always and assign attribute begin buf bufif0 bufif1 case casex casez cmos deassign end endattribute endcase endmodule endfunction endprimitive endspecify endtable endtask event for force forever fork function highz0 highz1 if initial inout input integer join large macromodule medium module nand negedge nmos nor not notif0 notif1 or output parameter pmos posedge primitive pull0 pull1 pullup pulldown rcmos real realtime reg release repeat rtran rtranif0 rtranif1 scalared signed small specify specparam strength strong0 strong1 supply0 supply1 table task time tran tranif0 tranif1 tri tri0 tri1 triand trior trireg unsigned vectored wait wand weak0 weak1 while wire wor xnor xor

蔡觉平老师,verilog上机作业解析

蔡觉平老师,verilog上机作业解析

上机作业题目2：简述begin-end 语句块和fork-join 语句块的区别，并写出下面信号对应的程序代码begin-end 语句块和fork-join 语句块的区别：1、执行顺序：begin-end 语句块按照语句顺序执行，fork-join 语句块所有语句均在同一时刻执行；2、语句前面延迟时间的意义：begin-end 语句块为相对于前一条语句执行结束的时间，fork-join 语句块为相对于并行语句块启动的时间；3、起始时间：begin-end 语句块为首句开始执行的时间，fork-join 语句块为转入并行语句块的时间；4、结束时间：begin-end 语句块为最后一条语句执行结束的时间，fork-join 语句块为执行时间最长的那条语句执行结束的时间；5、行为描述的意义：begin-end 语句块为电路中的数据在时钟及控制信号的作用下，沿数据通道中各级寄存器之间的传送过程。

fork-join 语句块为电路上电后，各电路模块同时开始工作的过程。

程序如下： module b(a,b); output a,b; reg a,b; initial begin a=0; b=1; #10 a=1; fork b=0; #10 b=1; #20 a=0; join#10 b=0; #10 a=1; b=1; endendmoduleA B题目3.分别用阻塞和非阻塞赋值语句描述如下图所示移位寄存器的电路图。

D Q D Q dinclk D Q D Qout3out2out1out0程序如下：module block1(din,clk,out0,out1,out2,out3); input din,clk;output out0,out1,out2,out3;reg out0,out1,out2,out3;always@(posedge clk)beginout3=out2;out2=out1;out1=out0;out0=din;endendmodulemodule non_block1(din,clk,out0,out1,out2,out3); input din,clk;output out0,out1,out2,out3;reg out0,out1,out2,out3;always@(posedge clk)beginout0<=din;out1<=out0;out2<=out1;out3<=out2;endendmodule题目4：设计16位同步计数器要求：（1）分析16位同步计数器结构和电路特点；（2）用硬件描述语言进行设计；（3）编写测试仿真并进行仿真。

第一讲_HDL语言概述

第一讲_HDL语言概述
第一讲verilog硬件描述语言概述西安邮电学院通信工程系hdl第一讲verilog硬件描述语言概述西安邮电学院通信工程系教学目标了解集成电路的现状和发展趋势掌握veriloghdl的词法语法语句掌握可综合程序的编写方法掌握仿真程序的编写方法掌握复杂数字电路的设计方法第一讲verilog硬件描述语言概述西安邮电学院通信工程系教学方式及考核实验30期末考试70第一讲verilog硬件描述语言概述西安邮电学院通信工程系主要参考书veriloghdl数字设计与综合第二版夏宇闻译电子工业出版社复杂数字逻辑系统的veriloghdl设计技术和方法夏宇闻编高等教育出版社第一讲verilog硬件描述语言概述西安邮电学院通信工程系一讲verilog硬件描述语言概述内容
第一讲 Verilog硬件描述语言概述
西安邮电学院通信工程系
Verilog HDL特点2

语言本身提供了各种层次抽象的表述，可以用详细程度有很大差 别的的多层次模块组合来描述一个电路系统。
- 设计面包板和线路板；
- 调试； - 定型； - 设计复杂的系统（几十万门以上）极其困难。
第一讲 Verilog硬件描述语言概述
西安邮电学院通信工程系
怎样设计如此复杂的系统？
现代的设计方法： - 选用合适的 EDA仿真工具； - 选用合适电路图输入和HDL编辑工具； - 逐个编写可综合HDL模块； - 逐个编写HDL测试模块； - 逐个做Verilog HDL 电路逻辑访真； - 编写Verilog HDL总测试模块； - 做系统电路逻辑总仿真；
广泛采用。据统计，在美国硅谷目前约有90％以上的
ASIC和FPGA已采用硬件描述语言方法进行设计。 VHDL和Verilog HDL语言先后成为IEEE标准。

西电微电子学院数字集成电路上机作业

西电微电子学院数字集成电路上机作业

《数字集成电路》上机实验姓名：***班级：***学号：***第一次实验一、实验目的：掌握HSPICES软件的使用方法，用于分析二极管及CMOS反相器的直流特性，通过改变电源电压及MOS管的宽长比得到一组CMOS反相器的电压传输特性曲线，从而理解CMOS反相器电压传输特性曲线的影响因素和调整方法。

二、实验内容：1. 由上图所示，令(1)I S=10-14A，T=300K；(2) I S=10-16A，T=300K；(3) I S=10-14A，T=350K，利用SPICE求解V D1、V D2和I D。

【仿真代码】.TITLE amplifierSHU.LIB 'D:\Digital\lib\csmc06.LIB' TT.TEMP temvalueR1 1 2 2kR2 3 4 2kD1 2 3 DMODD2 4 0 DMOD.MODEL DMOD D Is=isvalue.PARAM temvalue=27 isvalue=1E-14 V1 1 0 DC 2.5.OP.ALTER.PARAM temvalue=27 isvalue=1E-16 .ALTER.PARAM temvalue=77 isvalue=1E-14 .OPIONS LIST NODE POST=2.END【结果】【分析】V D1=525.4463mv、V D2=525.4463mv和I D=362.2768uA2. (1)由下图所示，令Vin从0V变化到2.5V，步长为0.5V，利用SPICE求M1管电流变化的曲线，判断管子的工作状态；当M1的尺寸变化为W/L=4u/1u时，求I M1，并解释两条曲线存在误差的原因。

【仿真代码】.TITLE amplifierSHU.LIB 'D:\Digital\lib\mix025_1.lib' TT.PARAM dd=2.5Vdd 1 0 DC ddVin 2 0 DCM_M1 0 2 1 1 pch L=1U W=4U.DC Vin 0 2.5 0.5.PRINT I(2).OP.OPTION NODE LIST POST.END.TITLE amplifierSHU.LIB 'D:\Digital\lib\mix025_1.lib' TT.PARAM dd=2.5Vdd 1 0 DC ddVin 2 0 DCM_M1 0 2 1 1 pch L=0.25U W=1U .DC Vin 0 2.5 0.5.PRINT I(2).OP.OPTION NODE LIST POST.END【结果】【分析】在1.5V之前是工作在线性区，1.5-2V之间是可变电阻区，2V以后工作在饱和区。

《Verilog HDL硬件描述语言》实验教学大纲

《Verilog HDL硬件描述语言》实验教学大纲

《Verilog HDL硬件描述语言》实验教学大纲
课程代码：MICR3001
课程名称：Verilog HDL硬件描述语言
英文名称：Verilog HDL
实验室名称：微电子实验室
课程学时：72实验学时：18
一、本课程实验教学目的与要求
通过实验要求学生掌握用Verilog HDL硬件描述语言进行集成电路设计的流程和方法。

学会使用Max+plusⅡ，QuartusⅡ设计软件，掌握从HDL源代码的输入→编译→仿真→管脚锁定→下载全过程。

学会用ModelSim设计软件，用Verilog HDL编写测试码对设计模块进行仿真。

二、主要仪器设备及现有台套数
PC，现有35台; EDA实验箱，25套;
1、实验报告：有设计代码，仿真结果，管脚排列，验证结果。

2、考核方式：
（1）实验课的考核方式：教师验收评定成绩。

（2）实验课考核成绩:根据实验完成情况和实验报告是否完整确定，实验课成绩占课程总成绩的10%。

五、实验教材、参考书
1、教材：在编
2、参考书：J.Bhasker著，夏宇闻等译《Verilog HDL入门》.北京航空航天大学出版社.2008出版。

Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用 作者 蔡觉平 第3章

Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用 作者 蔡觉平 第3章

1. 显式连续赋值语句
显式连续赋值语句的语法格式如下：
<net_declaration><range><name>； assign #<delay><name>= Assignment expression；
这种格式的连续赋值语句包含两条语句：第一条语句
是对连线型变量进行类型说明的语句；第二条语句是对这 个连线型变量进行连续赋值的赋值语句。赋值语句是由关 键词assign引导的，它能够用来驱动连线型变量，而且只能 5 对连线型变量进行赋值，主要用于对wire型变量的赋值。
计数字电路更类似于使用一些高级语言(如C语言)进行编程，
17 而且Verilog HDL行为级建模的语法结构与C语言也非常相 似。Verilog HDL提供了许多行为级建模语法结构，为设计 者的使用提供了很大的灵活性。
行为描述常常用于复杂数字逻辑系统的顶层设计中，
也就是通过行为建模把一个复杂的系统分解成可操作的若
end initial过程块在进行仿真时从模拟0时刻开始执行，它
在仿真过程中只执行一次，在执行完一次后该initial过程块
就被挂起，不再执行。如果一个模块中存在多个initial过程 块，则每个initial过程块都是同时从0时刻开始并行执行的。
initial过程块内的多条行为语句可以是顺序执行的，也可以
图3.2-1 Verilog HDL行为描述中模块的构成框架
表3.2-1 Verilog HDL行为描述语句及其可综合性
类 别 过程语句 initial always 串行语句块 begin-end 并行语句块 fork-join 连续赋值语句 assign 过程赋值语句=、<= if-else case，casez，casex forever 循环语句 repeat while for `define 编译向导语句 `include `ifdef，`else，`endif √ √ √ √ √ √ √ √ √ 语 句 可综合性

基于VerilogHDL的自动售货机设计

基于VerilogHDL的自动售货机设计

基于V e r i l o g H D L的自动售货机设计Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】密级：NANCHANG UNIVERSITY学士学位论文THESIS OF BACHELOR（2012 —2016年）题目基于Verilog HDL的自动售货机设计学院：信息工程学院系电子信息工程系专业班级：学生姓名：学号：指导教师：职称：教授起讫日期：基于Verilog HDL的自动售货机设计学生姓名：田启泽指导教师：陶凌摘要自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受地点和时间的限制，能够支持线上，线下多种支付方式，出货迅速，并且操作简单方便，因此受到了社会各群体的欢迎。

现目前自动售货机多为单片机设计，常出现因功能单一不能满足顾客需求，性能不稳定带来各种售货出错等现象。

本文将论述采用EDA方法，以QuartusⅡ为软件开发平台，使用Verilog HDL 语言设计，经过仿真后，在FPGA器件中实现自动售货机系统的详细流程。

经过仿真验证设计可以实现投币计次，两种售价均为两元的商品选择，购物操作无条件取消，按键消抖，以及投币退币数量显示功能。

硬件电路用一个按键电路实现投币功能，以led的点亮的数量指示投币的数量和商品出货情况，并以七段数码管显示退币的数量。

关键词：自动售货机；Verilog HDL；FPGA；EDA；Quartus ⅡDesign of Vending Machine Based on VHDLAbstractVending machines are commonly used as commercial automated equipment, it is not restricted some trouble aspects,such as place,time and so on. It support online, offline payment methods, fast shipping, and easy operation, therefore has been welcomed by all social groups. Vending machines are currently a mostly single-chip design, often due to a single function can not meet customer needs, bring a variety of sales performance problems due to unstable capability.This article will discusses the selling process of the vending machine by using QuartusⅡas software development platform, with the EDA method and through Verilog HDL language designing, after simulating, complying vending machine system in FPGA devices. After simulation designed it can be achieved coin metering and selection of commodities both are priced at two yuan, unconditionally canceled, key debounce and coin-coin number display. Hardware circuit using a function key circuits replays coin-operated,the number of led lights indicates the number of shipments of goods and coin, and using seven-segment LED to display the number of coin return.Keywords: vending machine；Verilog HDL；FPGA；EDA；Quartus Ⅱ目录14683 4 5 6第一章绪论自动售货机研究背景中国产业调研网发布的2016年版中国自动售货机市场现状调研与发展趋势趋势分析报告认为,居民收入水平显步攀升，自动售货机的迅猛发展得益于消费群体追逐灵活、智能、高效以及自助式服务。

verilog hdl 习题答案

verilog hdl 习题答案

verilog hdl 习题答案Verilog HDL 习题答案Verilog HDL（硬件描述语言）是一种用于描述数字电路的硬件描述语言，它被广泛应用于数字系统的设计和验证。

在学习Verilog HDL的过程中，练习题是非常重要的，通过解答习题可以加深对Verilog HDL语言的理解，并提高设计和编程的能力。

下面我们将为您提供一些Verilog HDL习题的答案，希望能够帮助您更好地掌握这门语言。

1. 请编写一个Verilog HDL模块，实现一个4位全加器。

module full_adder(input wire a, b, cin,output wire sum, cout);assign sum = a ^ b ^ cin;assign cout = (a & b) | (b & cin) | (a & cin);endmodule2. 请编写一个Verilog HDL模块，实现一个4位加法器。

module adder_4bit(input wire [3:0] a, b,output wire [3:0] sum);wire c0, c1, c2;full_adder fa0(a[0], b[0], 1'b0, sum[0], c0);full_adder fa1(a[1], b[1], c0, sum[1], c1);full_adder fa2(a[2], b[2], c1, sum[2], c2);full_adder fa3(a[3], b[3], c2, sum[3], );endmodule3. 请编写一个Verilog HDL模块，实现一个4位移位寄存器。

module shift_register(input wire clk, rst, shift,input wire [3:0] in,output wire [3:0] out);reg [3:0] reg_data;always @(posedge clk or posedge rst) beginif(rst)reg_data <= 4'b0;else if(shift)reg_data <= {reg_data[2:0], in[0]};elsereg_data <= in;endassign out = reg_data;endmodule以上是一些常见的Verilog HDL习题的答案，通过这些习题的练习，相信您对Verilog HDL语言的掌握会更加深入。

实验二硬件描述语言(VerilogHDL)软件基本使用方法综述

实验二硬件描述语言(VerilogHDL)软件基本使用方法综述

编译通过后系统信息窗口：报告相关的使用芯片类型、使用的逻辑元素个数 等信息
⑷建立波形文件，设置相关端口信号，同实验一基本相同，设置之后保存波形文 件，重新进行编译。
⑸点击时序仿真按钮，进行仿真，观察结果可知完全符合数字选择电路功能。 这种通过Verilog HDL编程实现的功能与电路设计完成的功能完全相同。
⑷Verilog模块的结构特点 • Verilog程序是由若干模块构成的。每个模块的内容 都嵌在module和endmodule两个关键字之间；每个 模块实现特定的逻辑功能。 • 每个模块首先要进行端口定义，并说明输入和输出 口（input、output或inout），然后对模块的功能 进行定义。 • Verilog程序书写格式自由，一行可以写几个语句， 一个语句也可以分多行写，。 • 除了endmodule等少数语句外，每个语句的最后必 须有分号。 • 可用 /*……*/ 和 //……对Verilog程序作注释。 • Verilog程序书写区分大小写，关键字必须小写。
更多控制端口设置
lpm_counter计数器功能仿真波形
模24方向可控计数器电路
⑸Verilog 模块的模板
•module <顶层模块名> (<输入输出端口列表>); •output 输出端口列表; //输出端口声明 •input 输入端口列表; //输入端口声明 •/*定义数据，信号的类型，函数声明*/ •reg 信号名； •//逻辑功能定义 •assign <结果信号名>=<表达式>； //使用assign语句定义逻辑功能 •//用always块描述逻辑功能 •always @ (<敏感信号表达式>) • begin • //过程赋值 • //if-else，case语句 • //while，repeat，for循环语句 • //task，function调用 • end •//调用其它模块 • <调用模块名module_name > <例化模块名> (<端口列表port_list >); •//门元件例化 • 门元件关键字 <例化门元件名> (<端口列表port_list>); •endmodule

Verilog-HDL数字集成电路设计原理与应用-作者-蔡觉平-第4章

Verilog-HDL数字集成电路设计原理与应用-作者-蔡觉平-第4章
图4.2-1 真值表设计方式的电路结构
方法2：逻辑代数方式。 组合电路的另一种表达方法是逻辑代数方式，其主要
思想是将真值表用卡诺图来表示，然后化简电路，得出逻
辑函数表达式。图4.2-2是例4.2-1的卡诺图。 通过对卡诺图的化简，可以得到组合电路逻辑输出与
输入之间的逻辑函数表达式：
OUT = AB + BC + AC
与计算机软件所采用的高级程序语言(C语言)类似， Verilog HDL是一种高级程序设计语言，程序编写较简单， 设计效率很高。然而，它们面向的对象和设计思想却完全 不同。
软件高级程序语句是对通用型处理器(如CPU)的编程， 主要是在固定硬件体系结构下的软件化程序设计。处理器 的体系结构和功能决定了可以用于编程的固定指令集，设 计人员的工作是调用这些指令，在固化的体系结构下实现 4 特定的功能。
3'b000 : OUT<=0;
3'b001 : OUT<=0;
3'b010 : OUT<=0;
3'b100 : OUT<=0;
3'b011 : OUT<=1;
3'b101 : OUT<=1;
3'b110 : OUT<=1;
3'b111 : OUT<=1;
25
endcase
endmodule
26
29
30
图4.2-3 逻辑表达式4.2-1的电路结构
其Verilog HDL程序代码如下：
module design(OUT,A,B,C);
output OUT;
input A,B,C;
and U1 (w1,A,B);

Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用 作者 蔡觉平_ 第1章

Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用 作者 蔡觉平_ 第1章

HDL语言发展至今，产生了很多种对于数字集成电路 的描述性设计语言，并成功地应用于设计的各个阶段(建模、 仿真、验证和综合等)。20世纪80年代至今，已出现了上百 种硬件描述语言，它们对设计自动化起到了极大的促进和 推动作用，主要有Gateway Design Automation公司提出的 Verilog HDL、美国国防部高级研究计划局(DARPA)设计的 VHDL、美国国防部RPASSP(Rapid Prototyping of Application Specification Signal Processing)计划提出的基于 18 面向对象的OO VHDL(Object Oriented VHDL)、美国杜克 大学的DE VHDL(Duke Extended VHDL)
第1章 Verilog HDL数字集成电路 设计方法概述
➢1.1 数字集成电路的发展和设计方法的演变
➢ 1.2 硬件描述语言
➢1.3 Verilog HDL的发展和国际标准
➢1.4 Verilog HDL和VHDL
➢1.5 Verilog HDL在数字集成电路设计中的优点
➢1.6 功能模块的可重用性
20世纪80年代(第二次变革时期)是标准工艺加工线 (Foundry)公司与IC设计公司共同发展的阶段，主流产品是 MPU、微控制器(Micro Control Unit，MCU)及专用 IC(Application-Specific IC，ASIC)。这时，Foundry和IC设 计公司相结合的方式开始成为集成电路产业发展的新模式。 这一时期，IC产业开始进入以客户为导向的阶段。首先， 标准化功能的IC已难以满足整机客户对系统成本、可靠性 等的要求；其次，由于小尺寸加工技术的进步，软件的硬 9 件化已成为可能，超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated，VLSI)开始成为主流芯片；

蔡付平

蔡付平

2013届本科生毕业设计题目：基于STC89C52单片机的数控直流恒流源设计作者姓名：蔡付平学号： 2009080347系 (院): 机械与电子工程学院专业：电子信息工程指导教师姓名: 邵毅指导教师职称：讲师2012年11月15日SuZhou UniversityYear 2013Bachelor Graduationl ssignmentTitle:Based on the 51 microcontroller numerical DC power supplydesignAuthor: Cai FupingStudent ID: 2009080347Department: College of mechianical and Electronical Engineering Major: Electrical Information EngineeringInstructotr: Shao YiProfessional Title: LecturerNov ember 15, 2012摘要该数控直流恒流源基于STC89C52单片机为核心控制器，采用模块化设计, 提高了恒流源的输出精度和稳定度。

本系统由单片机程序控制设定电流值，经过D/A转换器（TLC5618）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的栅极，随着功率管栅极电压的变化而输出不同的电流。

同时单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转换后，再通过A/D转换芯片（TLC2543)，实时把模拟量转化为数据量，提供给单片机进行数据处理，通过数字量形式的闭环反馈环节，使电流更加稳定，这样便构成稳定的压控电流源。

由于系统采用负反馈闭环控制系统进行稳流，可最终实现精度高、稳定性好、输出范围宽的要求。

该数控电流源实现输出电流范围0～2000mA范围内任意设定（0~10Ω负载下）；输出电流调整采用步进式（Step:±1mA）输出电流调整率≤2％（0~10Ω负载下）；按键显示控制输出电流大小；断电后可以保持最后一次设定电流值；而且还有过压报警、温度检测保护模块。

HDL系统上机实验报告

HDL系统上机实验报告

实验报告课程名称：HDL及系统设计授课班级：学号：姓名：指导老师：目录目录 (2)实验一Modelsim 仿真软件的使用 (3)实验二简单组合电路设计 (8)实验三二进制全加器设计 (10)实验四二进制计数器设计 (12)参考文献 (15)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、实验步骤附1、建立工程运行Modelsim软件，选择菜单File > New >Project，设置工程相关信息，如图1.1所示。

图1.1 modelsim新建工程附2、添加文件到工程点击ok，产生图1.2，添加文件到工程。

图1.2 添加文件到工程如果测试文件testio.v和t_testio.v没有事先编写，则选择Create New File,并输入以下程序：module testio(key1,led1);input key1;output led1;assign led1 = ~ key1;endmodulemodule t_testio;reg data_in;wire data_out;initialbegindata_in = 0;#50 data_in = 1;#50 data_in = 0;#50 data_in = 0;$stop;endtestio test(.key1(data_in),.led1(data_out));endmodule注：两个程序两个文件附3、编译文件选择菜单 Compile > Compile All附4、查看编译后的设计单元如图1.3所示，双击t_testio。

得到编译环境图1.4。

图1.3 库文件显示图图1.4 编译环境图附5、将信号加入波形窗口a 右键点击t_testiob 选择菜单Add > Add to Wave附6、运行仿真在VSIM >下输入run 500二、实验结果三、实验内容用 Verilog HDL 程序实现一个异或门，Modelsim 仿真，观察效果。

VerilogHDL硬件描述-元件例化与原理图

VerilogHDL硬件描述-元件例化与原理图
2012年4月8日 22
5、举一反三
1、关于仿真的设置问题（clk驱动,仿真周 期：最多1ms） 2、修改动态扫描的时间
（2pow25=33554432 40/(2pow25)=1.19）
3、FPGA引脚的锁定方法： a 常规锁定法Assignments\Pins\(修改完后 要重新编译，否则无效) b tcl scripts(脚本)（注意一定要放在英文目录） 4、其它。（下载器的设置问题）
功能仿真的步骤如下： 1、新建一个仿真文件； 2、设置需要仿真的信号，保存文件； 3、使用Processing>Generate Functional Simulation Netlist 菜单，生成不包含时序信息的功能仿真网表； 4 、使用Assignments>Setting命令，打开Setting对话框； 5、 在设置分类列表中，选择Simulator Settings； 6 、在Simulator mode 中选择Functional； 7 、在Simulator input中，指定矢量波形源文件； 8 、按ok按钮，完成设置； 9 、使用Processing>Start>Start Simulation命令启动仿真。 10、每次程序修改后，需要重新进行第3步。
1、分析具体实例—电子钟 2、演示设计效果。 3、分析语言。 4、以解决具体问题为导向进行学习。
2012年4月8日
3
电子钟实例
1、一个实例—电子钟 2、实验硬件平台 3、硬件框图 4、软件框图 5、用verilog语言实现电子钟（重点）
2012年4月8日 4
1、一个实例—电子钟
1.利用动态扫描方法在八位数 码管上显示出时钟：如12.54.32
2012年4月8日 16
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《Verilog HDL 数字集成电路设计原理与应用》上机作业班级：******* 学号：******* 姓名：*******题目1：数字集成电路的verilog HDL 描述与仿真。

要求：（1）学习使用Modelsim 设计和仿真软件； （2）练习教材7.2.1中的例子；（3）掌握设计代码和测试代码的编写； （4）掌握测试仿真流程；（5）掌握Modelsim 软件的波形验证方式。

解答：题目2： 简述begin-end 语句块和fork-join 语句块的区别，并写出下面信号对应的程序代码A B解答：（1）begin-end语句块和fork-join语句块的区别：1、执行顺序：begin-end语句块按照语句顺序执行，fork-join语句块所有语句均在同一时刻执行；2、语句前面延迟时间的意义：begin-end语句块为相对于前一条语句执行结束的时间，fork-join语句块为相对于并行语句块启动的时间；3、起始时间：begin-end语句块为首句开始执行的时间，fork-join语句块为转入并行语句块的时间；4、结束时间：begin-end语句块为最后一条语句执行结束的时间，fork-join语句块为执行时间最长的那条语句执行结束的时间；5、行为描述的意义：begin-end语句块为电路中的数据在时钟及控制信号的作用下，沿数据通道中各级寄存器之间的传送过程。

fork-join语句块为电路上电后，各电路模块同时开始工作的过程。

（2）程序代码：Begin-end语句：module initial_tb1；reg A,B;initialbeginA=0;B=1;#10 A=1;B=0;#10 B=1;#10 A=0;#10 B=0;#10 A=1;B=1;endendmoduleFrk-join语句：module wave_tb2;reg A,B;parameter T=10;initialforkA=0;B=1;#T A=1;B=0;#(2*T) B=1;#(3*T) A=0;#(4*T) B=0;#(5*T) A=1;B=1;joinendmodule题目3. 分别用阻塞和非阻塞赋值语句描述如下图所示移位寄存器的电路图。

解答：（1）阻塞赋值语句module block2(din,clk,out0,out1,out2,out3);input din,clk;output out0,out1,out2,out3;reg out0,out1,out2,out3;always@(posedge clk)beginout0=din;out1=out0;out2=out1;out3=out2;endendmodule（2）非阻塞赋值语句module non_block1 (din,clk,out0,out1,out2,out3);input din,clk;output out0,out1,out2,out3;reg out0,out1,out2,out3;always@(posedge clk)beginout0<=din;out1<=out0;out2<=out1;out3<=out2;endendmodule题目4：设计16位同步计数器要求：（1）分析16位同步计数器结构和电路特点；（2）用硬件描述语言进行设计；（3）编写测试仿真并进行仿真。

解答：（1）电路特点：同步计数器的时间信号是同步的；每当到达最高计数后就会重新计数。

（2）程序代码：module comp_16 (count, clk, rst );output [15:0] count;input clk,rst;reg [15:0] count;always @ (posedge clk)if (rst)count<=16'b0000000000000000;elseif (count==16'b1111111111111111)count<=16'b0000000000000000;elsecount<=count+1;endmodule（3）仿真代码：module comp_16_tb;wire [15:0] count;reg clk,rst;comp_16 U1 (count, clk, rst );always #1 clk=~clk;initialbeginclk=0;rst=0;#1 rst=1;#10 rst=0;#10 rst=1;#10 rst=0;#99999 $finish;endendmodule题目5. 试用Verilog HDL门级描述方式描述如下图所示的电路。

解答：module zy(D0,D1,D2,D3,S1,S2,T0,T1,T2,T3,Z); output Z;input D0,D1,D2,D3,S1,S2; wire T0,T1,T2,T3,wire1,wire2; not U1(wire1,S1), U2(wire2,S2);and U3(T0,D0,wire2,wire1), U4(T1,D1,S1,wire1), U5(T2,D2,S1,wire2), U6(T3,D3,S1,S2); or U7(Z,T0,T1,T2,T3,); endmodule题目6. 试用查找真值表的方式实现真值表中的加法器，写出Verilog HDL 代码：Z解答：module homework6(SUM,COUT,A,B,CIN);output SUM,COUT;input A,B,CIN;reg SUM,COUT;always@(A or B or CIN)case({A,B,CIN})3'b000:SUM<=0;3'b000:COUT<=0;3'b001:SUM<=1;3'b001:COUT<=0;3'b010:SUM<=1;3'b010:COUT<=0;3'b011:SUM<=0;3'b011:COUT<=1;3'b100:SUM<=1;3'b100:COUT<=0;3'b101:SUM<=0;3'b101:COUT<=1;3'b110:SUM<=0;3'b110:COUT<=1;3'b111:SUM<=1;3'b111: COUT<=1;endcaseendmodule题目7：设计16位同步加法器和乘法器要求：（1）分析16位同步加法器和乘法器结构和电路特点；（2）用硬件描述语言进行设计；（3）编写测试仿真并进行仿真。

解答：（1）16位同步加法器和乘法器结构和电路特点：加法器的进位只用考虑一位，但是乘法器的进位要考虑到32位才行。

（2）程序代码：16位同步加法器：module adder(a,b,c,sum,cout);output [15:0]sum;output cout;input [15:0]a,b;input c;assign {cout,sum}=a+b+c;endmodule16位同步乘法器：module multiplier(a,b,mul);input [15:0]a,b;output [31:0]mul;assign mul=a*b;endmodule（3）仿真代码：16位同步加法器：module adder_tb;reg [15:0]a,b;reg c;wire [15:0]sum;wire cout;initialbegina=8;b=8;c=1;endinitialbegin#10 a=16'b1111111111111111;#10 b=1;endadder U2(.a (a),.b (b),.c(c),.cout(cout),.sum(sum));endmodule16位同步乘法器：module multiplier_tb;reg [15:0]a,b;wire [31:0]mul;initialbegina=3;b=8;endinitialbegin#10 a=100;#15 b=100;endmultiplier U1(.a(a),.b(b),.mul(mul));endmodule仿真截图：加法器：乘法器：题目8. 将下面的状态转移图用Verilog HDL描述。

在图中，状态机的输入只与状态的跳转有关，与状态机的输出无关，因此该状态机为摩尔型状态机。

下面为三段式描述方式。

解答：程序代码：module homework8(clk,out,step,clr);output [2:0]out;input step,clk,clr;reg [2:0]out;reg [1:0]state,next_state;always @(posedge clk)state<=next_state;always @(state or clr)if(clr)next_state<=0;elsecase(state)2'b00:case(step)1'b0:begin next_state<=2'b00;out<=3'b001;end1'b1:begin next_state<=2'b01;out<=3'b001;endendcase2'b01:beginout<=3'b010;next_state<=2'b10;end2'b10:case(step)1'b0:begin next_state<=2'b00;out<=3'b100;end1'b1:begin next_state<=2'b11;out<=3'b100;endendcase2'b11:case(step)1'b0:begin next_state<=2'b11;out<=3'b111;end1'b1:begin next_state<=2'b00;out<=3'b111;endendcaseendcaseendmodule仿真代码：module homework8_tb;reg clk,step,clr;wire [3:0]out;always#5 clk=~clk;initialbegin clk=0;clr=1;step=1;endinitialbegin#5clr=0;#10 step=0;#10step=1;endhomework8 U1(clk,out,step,clr);endmodule仿真截图：题目9. 如下图所示电路，若其延迟时间设定如表所示，试写Verilog HDL程序设计该电路。