北大数字集成电路7verilog基本单元共18页文档
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6-3Vrilog HDL语言简介硬件描述语言HDL是EDA技术中的重要组成部分,常用的硬件描述语言有Verilog HDL 、VHDL、System Verilog、System C、ABEL HDL和AHDL等,而Verilog HDL和VHDL是当前最流行的并成为IEEE标准的硬件描述语言。
3.1 HDL简介VHDL是超高速集成电路硬件描述语言(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)的缩写。
VHDL作为IEEE标准的硬件描述语言和EDA的重要组成部分,经过十几年的发展、应用和完善,以其强大的系统描述能力、规范的程序设计结构、灵活的语言表达风格和多层次的仿真测试手段,在电子设计领域受到了普遍的认同和广泛的接受,成为现代EDA领域的重要的硬件设计语言。
HDL的特点1、HDL具有强大的功能,覆盖面广,描述能力强。
HDL支持门级电路的描述,也支持寄存器传输级电路的描述,还支持以行为算法描述为对象的电路的描述。
2、HDL有良好的可读性。
它可以被计算机接受,也容易被读者理解。
用HDL书写的源文件,既是程序又是文档,既是工程技术人员之间交换信息的文件,又可作为合同签约者之间的文件。
3、HDL具有良好的可移植性。
作为一种已被IEEE承认的工业标准,HDL事实上已成为通用的硬件描述语言,可以在各种不同的设计环境和系统平台中使用。
4、使用HDL可以延长设计的生命周期。
用HDL描述的硬件电路与工艺无关,不会因工艺而过时。
与工艺有关的参数可以通过HDL提供的属性加以描述,工艺改变时,只需要修改相应程序中属性参数即可。
5、HDL支持对大规模设计的分解和已有设计的再利用。
HDL可以描述复杂的电路系统,支持对大规模设计的分解,由多人、多项目组来共同承担和完成。
标准化的规则和风格,为设计的再利用提供了有力的支持。
6、HDL有利于保护知识产权。
verilog教程Verilog是一种硬件描述语言(HDL),用于描述数字系统的行为和结构。
它是一种流行的HDL,广泛用于硬件设计和验证领域。
本教程将介绍Verilog的基本概念和语法,以帮助初学者入门。
一、Verilog的基本概念1.1 什么是VerilogVerilog是一种描述数字系统的语言,它可以用来描述硬件电路、验证设计的正确性以及进行电路仿真。
1.2 Verilog的应用领域Verilog广泛应用于硬件设计和验证领域,包括用于开发ASIC(应用特定集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)以及其他数字系统的设计。
1.3 Verilog的版本Verilog有多个版本,包括Verilog-1995、Verilog-2001以及最新的Verilog-2005、这些版本之间有一些语法和功能上的差异。
二、Verilog的语法结构2.1模块和端口在Verilog中,所有的电路描述都是由模块(module)组成的。
模块是电路的基本组成单元,可以看作是一个黑盒子,它接受一些输入,产生一些输出。
2.2信号声明在Verilog中,我们需要声明所有的输入和输出信号。
可以使用`input`和`output`关键字来声明这些信号。
2.3电路实现Verilog允许使用多种语句和结构来描述电路的行为和结构。
这些语句包括顺序语句、条件语句、循环语句以及层次结构。
2.4实例化模块在一个模块中,我们可以实例化其他的模块。
这样可以将一个大的电路拆分成多个小的模块,方便编写和测试。
三、Verilog的仿真和验证3.1静态验证Verilog语言本身提供了很多语法和语义层面的验证功能,对于语法和类型错误会有相应的提示。
3.2激励设计在进行电路验证时,我们需要为输入信号提供激励。
Verilog提供了一种称为`testbench`的特殊模块,用于生成输入信号并将其应用到待验证的电路中。
3.3波形仿真在Verilog中,我们可以使用仿真器来模拟电路的行为,并生成波形图来验证电路是否按预期工作。
Verilog-HDL与CPLD/FPGA设计应用讲座李媛媛 常晓明 [04.2.19]第 7 讲 用Verilog-HDL做CPLD设计组合逻辑电路的实现 7.1 与非门的实现 7.2 2-1数据选择器的实现 7.3 2位二进制编码器的实现 7.4 1位数据比较器的实现本讲中,我们通过由浅入深的实例来介绍组合逻辑电路在目标板上是如何实现的。
7.1 与非门的实现[To top ]首先,来实现一个用两个开关控制一个灯的设计。
期望达到的目的如表1所示。
表1 两个开关控制一个灯的真值表分析表1可以得到下述结论:如果两个开关S1和S2中,任意有一个为低电平,灯都不亮;只有当两个开关S1和S2同时为高电平时,灯才亮。
因此,我们考虑采用与非门来实现设计。
图1示出了符合表1的逻辑功能框图。
图1 与非门设计的逻辑功能框图其中,S1_1和S1_2表示开关,对应表1中的S1和S2,打开时为高电平,闭合时为低电平,作为输入;LED0表示发光二级管,对应表1中的LED,作为输出;33、34和44为上述变量对应芯片XC9536的引脚;33和34旁边的三角形表示上拉电阻(下文同)。
虚线框中的部分是CPLD设计,实现与非门的功能。
根据图1,可以对该电路进行Verilog-HDL描述。
/* 与非门的Verilog-HDL描述*/module S2_D1 ( S1_1, S1_2, LED0 ); // 模块名及端口定义,范围至endmoduleinput S1_1, S1_2; // 输入端口定义,S1_1和S1_2分别对应XC9536的第34和33脚output LED0; // 输出端口定义,对应XC9536的第44脚nand U1 ( LED0, S1_1, S1_2 ); // 门级描述语句,实现与非门的功能endmodule // 模块结束把以上与非门的Verilog-HDL描述,用Webpack Project Navigator软件,生成目标文件,并通过下载电缆写入芯片XC9536中。
verilog概述Verilog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。
它被广泛应用于数字电路设计、集成电路验证、嵌入式系统开发等领域。
本文将从Verilog的基本语法、模块化设计、时序建模以及仿真和综合等方面进行概述。
Verilog的基本语法包括模块定义、端口声明、内部信号定义、赋值语句等。
模块是Verilog设计的基本单元,每个模块包含输入端口、输出端口和内部信号。
端口声明用于指定模块的输入输出接口,内部信号定义用于存储和传递模块内部的中间结果。
赋值语句用于对信号进行赋值,可以采用阻塞和非阻塞赋值两种方式。
Verilog的模块化设计是其重要特点之一。
通过将复杂的电路和系统划分为多个模块,可以提高设计的可读性和可维护性。
模块间的连接通过端口进行,可以通过实例化、连接和层次化等方式实现。
模块化设计可以大大提高设计的复用性和灵活性。
Verilog中的时序建模是对数字电路和系统中时序行为的描述。
通过使用时钟、时钟边沿和延迟等概念,可以准确地描述电路和系统中的时序关系。
时钟信号用于同步电路的操作,时钟边沿用于触发时序逻辑的运算,延迟用于模拟电路中的传播延迟。
仿真是Verilog设计中的重要环节,用于验证设计的正确性和功能。
通过编写测试文件和仿真脚本,可以对设计进行功能验证、时序验证和性能验证等。
仿真还可以用于验证设计的可靠性和容错性,对于复杂系统的设计尤为重要。
综合是将Verilog代码转换为可实现的硬件电路的过程。
通过综合工具,可以将Verilog代码转换为逻辑门、寄存器和连线等硬件元件的组合。
综合的结果可以用于后续的布局布线和物理设计,最终生成可用于生产的芯片。
Verilog是一种用于描述数字电路和系统的硬件描述语言。
通过Verilog的基本语法、模块化设计、时序建模、仿真和综合等技术,可以实现复杂的数字电路和系统设计。
Verilog的应用领域广泛,包括数字电路设计、集成电路验证和嵌入式系统开发等。
Verilog组合逻辑电路1. 引言Verilog是一种硬件描述语言,用于描述数字电路的行为和结构。
组合逻辑电路是其中一种常见的数字电路类型,它由一系列逻辑门组成,根据输入信号的值直接产生输出信号。
本文将介绍Verilog组合逻辑电路的基本概念、语法和设计方法。
我们将从简单的逻辑门开始讨论,并逐步深入到更复杂的组合逻辑电路设计。
2. Verilog基础知识在开始讨论Verilog组合逻辑电路之前,让我们先了解一些基础知识。
2.1 模块(Module)在Verilog中,模块是最基本的单元,用于封装特定功能的硬件模块。
每个模块由输入(input)、输出(output)和内部信号(wire)组成。
2.2 端口(Port)端口是模块与外部世界进行通信的接口。
在Verilog中,输入和输出端口通过关键字input和output定义。
2.3 连接符号在Verilog中,用于连接不同信号线之间的符号是冒号(:)。
例如,如果我们要将一个输入端口连接到一个输出端口,可以使用以下语法:output_port : input_port;2.4 逻辑门逻辑门是组合逻辑电路的基本组成部分,通过输入信号产生输出信号。
常见的逻辑门包括与门(AND)、或门(OR)、非门(NOT)等。
2.5 布尔代数布尔代数是一种用于描述逻辑运算的数学系统。
它使用真(1)和假(0)表示逻辑值,并通过逻辑运算符进行操作,如与、或、非等。
3. Verilog组合逻辑电路设计现在让我们开始探讨Verilog组合逻辑电路的设计方法。
我们将从简单的逻辑门开始,并逐步深入到更复杂的设计。
3.1 与门(AND)与门是最基本的逻辑门之一,它的输出信号为输入信号的乘积。
以下是一个实现两个输入的与门的例子:module and_gate(input a,input b,output y);assign y = a & b;endmodule3.2 或门(OR)或门也是常见的逻辑门之一,它的输出信号为输入信号的和。
verilog知识点总结Verilog是一种硬件描述语言(HDL),用于描述数字电路和系统,它广泛应用于数字系统设计和仿真领域。
本文将总结一些Verilog 的重要知识点,以帮助读者更好地理解和应用Verilog。
一、Verilog的基本语法Verilog的基本语法包括模块声明、端口声明、信号声明、数据类型、运算符等。
Verilog中的模块是设计的基本单元,模块声明包括模块名和端口声明。
端口可以是输入、输出或双向的。
信号声明用于定义内部信号,可以是寄存器或线网类型。
Verilog支持多种数据类型,包括整数、浮点数、向量、数组等。
Verilog还提供了丰富的运算符,包括算术运算符、逻辑运算符、位运算符等。
二、组合逻辑电路描述Verilog可以用来描述各种组合逻辑电路,如与门、或门、非门等。
通过使用逻辑运算符和条件语句,可以很方便地描述组合逻辑电路的功能。
Verilog还提供了多种语法结构,如if语句、case语句等,用于描述复杂的逻辑功能。
三、时序逻辑电路描述时序逻辑电路是一种带有状态的电路,Verilog可以用来描述各种时序逻辑电路,如触发器、计数器、状态机等。
通过使用时钟信号和触发器,可以实现电路的时序行为。
Verilog提供了多种触发器类型,如D触发器、JK触发器、T触发器等,可以根据实际需求选择合适的触发器类型。
四、模块实例化和层次化设计Verilog支持模块的实例化和层次化设计,可以将一个模块实例化为另一个模块的一部分。
通过模块实例化,可以方便地实现模块的复用和层次化设计。
层次化设计可以使整个系统更加清晰和模块化,方便调试和维护。
五、仿真和验证Verilog可以用于对设计进行仿真和验证,以确保设计的正确性。
Verilog提供了仿真器,可以对设计进行时序仿真和波形查看。
通过仿真,可以验证设计的功能和时序行为是否符合要求。
Verilog 还支持测试向量的生成和自动验证,可以自动生成测试向量并进行自动验证。
数字集成电路设计入门数字集成电路设计入门数字集成电路设计入门--从HDL到版图于敦山北大微电子学系数字集成电路设计入门课程内容(一) 介绍Verilog HDL, 内容包括:C C C C C C Verilog应用Verilog语言的构成元素结构级描述及仿真行为级描述及仿真延时的特点及说明介绍Verilog testbench 激励和控制和描述结果的产生及验证C 任务task及函数function C 用户定义的基本单元(primitive) C 可综合的Verilog描述风格数字集成电路设计入门课程内容(二) 介绍Cadence Verilog仿真器, 内容包括:C C C C C C C C C C 设计的编译及仿真源库(source libraries)的使用用Verilog-XL命令行界面进行调试用NC Verilog Tcl界面进行调试图形用户界面(GUI)调试延时的计算及反标注(annotation) 性能仿真描述如何使用NC Verilog仿真器进行编译及仿真如何将设计环境传送给NC Verilog 周期(cycle)仿真数字集成电路设计入门课程内容(三) 逻辑综合的介绍C C C C C 简介设计对象静态时序分析(STA) design analyzer环境可综合的HDL编码风格可综合的Verilog HDLC Verilog HDL中的一些窍门 C Designware库C 综合划分实验(1)数字集成电路设计入门课程内容(四) 设计约束( Constraint)C 设置设计环境 C 设置设计约束设计优化C 设计编译C FSM的优化产生并分析报告实验(2)数字集成电路设计入门课程内容(五) 自动布局布线工具(Silicon Ensemble)简介数字集成电路设计入门课程安排共54学时(18) 讲课,27学时C Verilog (5) C Synthesis (3) C Place Route (1)实验,24学时C Verilog (5) C Synthesis (2) C Place Route (1) 考试,3学时数字集成电路设计入门参考书目Cadence Verilog Language and Simulation Verilog-XL Simulation with Synthesis Envisia Ambit Synthesis 《硬件描述语言Verilog》清华大学出版社,Thomas Moorby,刘明业等译,20XX年.8数字集成电路设计入门第二章Verilog 应用学习内容C 使用HDL设计的先进性C Verilog的主要用途C Verilog的历史C 如何从抽象级(levels of abstraction)理解电路设计Verilog描述数字集成电路设计入门术语定义(terms and definitions) 硬件描述语言HDL:描述电路硬件及时序的一种编程语言仿真器:读入HDL并进行解释及执行的一种软件抽象级:描述风格的详细程度,如行为级和门级ASIC:专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit) ASIC Vender:芯片制造商,开发并提供单元库自下而上的设计流程:一种先构建底层单元,然后由底层单元构造更大的系统的设计方法。