下载文档原格式
数字设计中的Verilog HDL语言基础Verilog HDL语言是数字设计中非常重要的一门编程语言，它被广泛应用于集成电路设计和硬件描述语言。
在数字设计中，Verilog HDL语言被用来描述硬件的行为和结构，使得工程师能够通过编写代码来设计和实现各种数字电路。
Verilog HDL语言具有如下几个基础要素：1. 模块(Module)：Verilog HDL语言中的最基本构建单元就是模块，一个模块可以包含端口、输入、输出、内部信号和行为描述等部分。
模块用来描述数字电路中的一个功能模块或组件，它是实现数字电路的基础。
2. 信号(Signal)：信号是Verilog HDL语言中用来传递信息的基本元素，它可以是输入信号、输出信号或者中间信号。
信号可以是数字类型、整数类型、浮点数类型等，通过信号的传输和逻辑操作来描述整个数字电路的行为。
3. 端口(Port)：端口是模块与外部环境进行通信的接口，它可以是输入端口、输出端口或者双向端口。
端口定义了模块和其他模块或顶层模块之间的信号传输规则，是数字电路的输入输出通道。
4. 运算符(Operator)：Verilog HDL语言中包含了各种运算符，用来对信号进行逻辑运算、算术运算和比较运算等操作。
常见的运算符包括与(&)、或(|)、非(!)、加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)、取余(%)等，通过运算符的使用能够实现数字电路中的各种功能。
5. 时钟(Clock)：时钟信号在数字设计中起到非常重要的作用，它用来同步数字电路中的各个组件，确保它们按照时序进行正确的操作。
时钟信号通常是周期性的信号，在数字电路中广泛用于触发、同步和控制各个模块的工作。
通过学习Verilog HDL语言的基础知识，可以帮助我们更好地理解数字设计中的原理和技术，进而能够设计和实现各种复杂的数字电路。
掌握Verilog HDL语言的基础概念和语法规则，是每一位数字设计工程师必备的技能之一。
数字系统设计与Verilog HDL（复习）EDA（Electronic Design Automation）就是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，以PLD器件或者ASIC专用集成电路为目标器件设计实现电路系统的一种技术。
1．电子CAD（Computer Aided Design）2．电子CAE（Computer Aided Engineering）3．EDA（Electronic Design Automation）EDA技术及其发展p2EDA技术的应用范畴1.3 数字系统设计的流程基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程1. 原理图输入(Schematic diagrams )2、硬件描述语言 (HDL文本输入)设计输入硬件描述语言与软件编程语言有本质的区别综合（Synthesis）将较高层次的设计描述自动转化为较低层次描述的过程◆行为综合：从算法表示、行为描述转换到寄存器传输级（RTL）◆逻辑综合：RTL级描述转换到逻辑门级（包括触发器）◆版图综合或结构综合：从逻辑门表示转换到版图表示，或转换到PLD器件的配置网表表示综合器是能自动实现上述转换的软件工具，是能将原理图或HDL语言描述的电路功能转化为具体电路网表的工具适配适配器也称为结构综合器，它的功能是将由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器件中，并产生最终的可下载文件对CPLD器件而言，产生熔丝图文件，即JEDEC文件；对FPGA器件则产生Bitstream 位流数据文件p8仿真（Simulation）功能仿真（Function Simulation）时序仿真（Timing Simulation）仿真是对所设计电路的功能的验证p9编程（Program）把适配后生成的编程文件装入到PLD器件中的过程，或称为下载。
通常将对基于EEPROM工艺的非易失结构PLD器件的下载称为编程（Program），将基于SRAM 工艺结构的PLD器件的下载称为配置（Configure）。
《数字系统设计与Verilog HDL》实验报告（二）班级：自动1003班姓名：**学号：********实验二、四位并串转换电路一、实验目的1、了解及掌握时序电路的基本结构常用数字电路；2、通过ModelSim软件编写时序电路的程序进行仿真和调试。
二、实验内容1、熟悉时序电路中时钟的同步与异步用法；2、编写一个四位并串转换设计程序以及测试该模块的测试程序，要求如下：（1）输入一个四位二进制数pin；（2）每个时钟周期按从左往右的顺序输出一位pin的二进制位的数。
三、实验步骤及源程序新建工程及文件，分别添加设计程序及测试程序，进行编译及纠错，编译通过后运行程序仿真进行调试得出结果。
设计模块：module para_to_serial4(pin,clk,reset,sout);input [3:0] pin;input clk,reset;output sout;reg sout;reg [3:0] data;always @(posedge clk or negedge reset)beginif(~reset)beginsout<=1'b0;data<=pin;endelsebegindata<={data[2:0],data[3]};sout<=data[3];endendendmodule测试模块：`timescale 1ns/1nsmodule test_para_to_ser;wire sout;reg [3:0] pin;reg clk,reset;para_to_serial4 test1(pin,clk,reset,sout);initialbeginclk=1'b0;reset=1'b0;#5 reset=1'b1;#300 $stop;endinitialpin=4'b1001;always#5 clk=~clk;endmodule四、实验结果五、实验心得体会这次试验相对于上次有了一定的难度，由于这门课程刚开始学习，我还不能很好地从宏观把握这门课程，对这门课程的认识和理解还不够深刻，所以做实验时遇到了一些困难，虽然找了一些参考资料，有一定的帮助，但最后还是有点纠结，最终在和同学的交流中才比较深刻的对实验有了了解。
数字系统设计与VerilogHDL课程设计一、课程设计背景数字系统设计和VerilogHDL是计算机科学与技术专业中比较重要的课程之一。
在该课程中，学生将学习到数字系统的设计和实现过程，以及VerilogHDL语言的应用和编写。
本课程设计旨在让学生通过实践，巩固并深化所学知识，提高其实际运用能力，并帮助学生更好地理解数字系统设计和VerilogHDL的重要性。
二、课程设计目标与要求1. 课程设计目标本课程设计主要目标是让学生了解数字系统设计和VerilogHDL的工作原理和实现方法，并通过实践进行巩固，提高学生的动手能力，为日后从事该领域的工作做好充分的准备。
2. 课程设计要求本课程设计要求学生能够在充分理解了数字系统设计和VerilogHDL的基本原理和方法后，进行硬件电路图、程序代码的设计和仿真。
同时，学生需要自主完成以下任务：1.学习数字系统设计和VerilogHDL的基本知识。
2.设计并仿真一个简单的多功能数字系统，包括至少一个输入和一个输出设备，以及多个存储器（SRAM、DRAM、ROM等都可以）。
3.使用VerilogHDL语言设计实现一个几位数的计算器。
4.完成个人或小组课程设计报告，包括设计过程中的心得、体会等内容。
三、课程设计流程1. 学习数字系统设计和VerilogHDL的基本知识数字系统设计和VerilogHDL的基本知识包括数字系统的基本概念、数字信号处理、电路设计和VerilogHDL的基本语法和程序设计方法等。
学生可以通过阅读相关教材和参考资料来学习这些知识。
2. 设计多功能数字系统在完成学习后，学生可以开始设计自己的多功能数字系统。
该系统应该包括输入、输出、存储器等组件，并应该考虑到系统的稳定性、处理速度、数据存储和传输等方面的问题。
设计的过程中还需注意电路连接、时序控制、设计优化等方面，确保数字系统的高效功能和性能。
3. 设计计算器在完成多功能数字系统的设计后，学生可以进一步使用VerilogHDL语言，编写程序设计一个几位数的计算器。
verilog数字系统设计教程习题答案verilog数字系统设计教程习题答案第二章1.Verilog HDL 既是一种行为描述语言，也是一种结构描述语言。
如果按照一定的规则和风格编写代码，就可以将功能行为模块通过工具自动转化为门级互联的结构模块。
这意味着利用Verilog语言所提供的功能，就可以构造一个模块间的清晰结构来描述复杂的大型设计，并对所需的逻辑电路进行严格的设计。
2.模块的基本结构由关键词module和endmodule构成。
3.一个复杂电路系统的完整Verilog HDL模型是由若干个Verilog HDL模块构成的，每一个模块又可以由若干个子模块构成。
其中有些模块需要综合成具体电路，而有些模块只是与用户所设计的模块交互的现存电路或激励信号源。
利用Verilog HDL语言结构所提供的这种功能就可以构造一个模块间的清晰层次结构来描述极其复杂的大型设计，并对所作设计的逻辑电路进行严格的验证。
4.Verilog HDL和VHDL作为描述硬件电路设计的语言，其共同的特点在于：能形式化地抽象表示电路的结构和行为、支持逻辑设计中层次与领域的描述、可借用高级语言的精巧结构来简化电路的描述、具有电路仿真与验证机制以保证设计的正确性、支持电路描述由高层到低层的综合转换、硬件描述与实现工艺无关（有关工艺参数可通过语言提供的属性包括进去）、便于文档管理、易于理解和设计重用。
5.不是6.将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。
7.综合工具可以把HDL变成门级网表。
这方面Synopsys工具占有较大的优势，它的Design Compile是作为一个综合的工业标准，它还有另外一个产品叫Behavior Compiler，可以提供更高级的综合。
另外最近美国又出了一个软件叫Ambit，据说比Synopsys的软件更有效，可以综合50万门的电路，速度更快。
今年初Ambit被Cadence公司收购，为此Cadence 放弃了它原来的综合软件Synergy。
《数字系统设计与Verilog HDL》教学大纲课程中文名称: 数字系统设计与Verilog HDL 课程英文名称: Digital system design with Verilog HDL课程代码: 学时/实践或实验/学分:40/8/2.5课程类别: 课程性质: 选修课适用专业:执笔人: 审定人：审批人：一、教学目标教学目标是使学生了解掌握EDA技术的基础知识、可编程逻辑器件的基本结构、硬件描述语言的语法、编程方法以及相关开发软件的使用方法。
重点掌握：PLD器件的结构和开发流程、开发软件的使用方法、Verilog HDL语言的基本语法和利用Verilog HDL语言建模、仿真和综合的设计复杂数字逻辑电路与系统设计的方法和技术。
目标1：了解EDA技术的发展概况，掌握EDA技术的基本概念及相关的基础知识，掌握数字系统设计的设计方法和流程。
了解可编程逻辑器件的分类，掌握可编程逻辑器件的基本结构掌握，掌握CPLD及FPGA器件的基本结构掌握。
目标2：掌握Verilog HDL的语言要素、各种语句以及设计方法等基础知识；掌握Verilog HDL 模块和测试模块的基本结构，能够利用Verilog HDL语言对数字电路进行建模。
目标3：掌握Verilog HDL的三种描述方式；掌握层次设计的方法以及一些设计技巧；并掌握利用有限状态机对数字电路进行建模的方式。
目标4：掌握开发软件及仿真软件的使用流程及方法，能够对设计文件进行仿真验证。
二、课程教学目标与毕业要求关系矩阵注：用☆☆☆、☆☆、☆分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱。
三、教学内容和学时分配（32学时）《数字系统设计与Verilog HDL》在理论教学方面侧重于PLD基本原理、Verilog HDL语法要素和行为语句、Verilog HDL阻塞与非阻塞赋值、Verilog HDL有限状态机设计和数字电路设计。
实验教学方面侧重于利用现代 EDA设计流程、软件仿真应用、仿真测试程序设计、层次设计。
数字系统设计与VerilogHDL课后习题习题11.1现代EDA技术的特点有哪些？1.2什么是T op-down设计方式？1.3数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？1.4什么是IP复用技术？ IP核对EDA技术的应用和发展有什么意义?1.5用硬件描述语言设计数字电路的优势是什么？1.6结合自己的使用情况谈谈对EDA工具的认识。
1.7基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？1.8什么是综合？常用的综合工具有哪些？1.9功能仿真与时序仿真有什么区别？1.10 FPGA与ASIC在概念上有什么区别？习题22.1 PLA和PAL在结构上有什么区别？2.2说明GAL的OLMC有什么特点，它怎样实现可编程组合电路和时序电路？2.3简述基于乘积项的可编程逻辑器件的结构特点。
2.4基于查找表的可编程逻辑结构的原理是什么？2.5基于乘积项和基于查找表的结构各有什么优点？2.6 CPLD和FPGA在结构上有什么明显的区别？各有什么特点？2.7 FPGA器件中的存储器块有何作用？2.8 Altera的MAX II器件是属于CPLD还是FPGA，请查阅有关资料并进行分析。
2.9边界扫描技术有什么优点？2.10说说JTAG接口都有哪些功能。
2.11 FPGA/CPLD器件未来的发展趋势有哪些？习题44.1 用Verilog设计一个8位加法器，进行综合和仿真，查看综合和仿真结果。
4.2 用Verilog设计一个8位二进制加法计数器，带异步复位端口，进行综合和仿真，查看综合和仿真结果。
4.3用Verilog设计一个模60的BCD码计数器，进行综合和仿真，查看综合和仿真结果。
习题66.1阻塞赋值和非阻塞赋值有什么本质的区别？6.2用持续赋值语句描述一个4选1数据选择器。
6.3用行为语句设计一个8位计数器，每次在时钟的上升沿，计数器加1,当计数器溢出时，自动从零开始重新计数。
计数器有同步复位端。
6.4设计一个4位移位寄存器。
