浙大本科VerilogHDL(教学)
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Verilog HDL语言PPT教案
q<=0;
else
endmodule
q<=q+1;
同步清零？ 其它分频系数？
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例4：序列检测器 module shift(q,s,d,clk); output[11:0] q; output s; input d; input clk; reg[11:0] q; reg s; always @(posedge clk) begin q<=q<<1; q[0]<=d; end always @(posedge clk)
endmodule
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仿真结果：
第17页/共234页
1.4 FIFO模型设计之二
支持连续写，连续读。 启动写操作，外部单一时钟节拍写，实际完成需滞后一拍 启动读操作，外部单一时钟节拍读，但需等待一拍 读、写不可同时进行
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//Fifo of continuous operation //Size:255Bytes module fifo_c(clk,nreset,pe,ph,fifo_in,fifo_out,data,
fifo_in pe ph wr rd
fifo_out
busy empty full
fifo_out
q rden wren rdaddress wraddress data
RAM
,,,,,
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1.2 状态转换图
采用同步时序 状态机: 3个状态
fifo_wr=1 / wr=1
fifo_rd=1 / rd=1
fifo_wr,fifo_rd,busy,empty,full,state,wr,rd); input clk,nreset,fifo_wr,fifo_rd;// input[7:0] fifo_in; output[1:0] state; output empty,full,wr,rd,busy;// output[7:0] fifo_out,pe,ph,data;
verilog HDL精简教程
VERILOG HDL精简教程什么是verilog HDL?verilog是一种硬件描述语言，可以在算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次上对数字系统建模。
它可以描述设计的行为特性、数据流特性、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。
此外，verilog提供了编程语言接口，通过该接口用户可以在模拟、验证期间从外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。
verilog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。
verilog从C语言中继承了多种操作符和结构，所以从结构上看两者有很多相似之处。
设计流程：功能设计>用verilog描述电路>软件模拟与仿真>考察结果>逻辑综合>代码下载到硬件电路>完成。
1. 基本机构1.1 模块模块（module）是verilog最基本的概念，也是v设计中的基本单元。
每个v设计的系统都是由若干模块组成的。
A：模块在语言形式上是以关键词module开始，以关键词endmodule结束的一段程序。
B：模块的实际意义是代表硬件电路上的逻辑实体。
C：每个模块都实现特定的功能。
D：模块的描述方式有行为建模和结构建模之分。
E：模块之间是并行运行的。
F：模块是分层的，高层模块通过调用、连接低层模块的实例来实现复杂的功能。
G：各模块连接完成整个系统需要一个顶层模块（Top-module）。
无论多么复杂的系统，总能划分成多个小的功能模块。
因此系统的设计可以按照下面三个步骤进行：（1）把系统划分成模块；（2）规划各模块的接口；（3）对模块编程并连接各模块完成系统设计。
模块的结构是这样的：module <模块名>（<端口列表>）；<定义><模块条目>endmodule其中：【模块名】是模块唯一的标识符；【端口列表】是输入、输出和双向端口的列表，这些端口用来与其他模块进行连接。
Verilog HDL数字设计与综合(第二版)(本科教学版)解答 (1)[2页]
![Verilog HDL数字设计与综合(第二版)(本科教学版)解答 (1)[2页]](https://img.taocdn.com/s1/m/28974344be1e650e52ea999c.png)
1．互连开关（IS）由以下元件组成：一个共享存储器（MEM），一个系统控制器（SC）和一个数据交换开关（Xbar）。
a．使用关键字module和endmodule定义模块MEM，SC和Xbar。
不需要定义模块的内容，并且假设模块没有端口列表。
b．使用关键字module和endmodule定义模块IS。
在IS中调用（实例引用）MEM，SC和Xbar模块，并把它们分别命名为mem1，sc1和xbar1。
不需要定义模块的内容，并且假设模块没有端口列表。
c．使用关键字module和endmodule定义激励块（Top）。
在Top模块中调用IS模块，将其命名（或称实例化、具体化）为is1。
答：module MEM;endmodulemodule SC;endmodulemodule Xbar;endmodulemodule IS;MEM mem1;SC sc1;Xbar xbar1;endmodulemodule TOP;IS is1;endmodule2．一个四位脉动进位加法器由4个一位全加器组成。
a．定义模块FA。
不需要定义模块内容和端口列表。
b．定义模块Ripple_Add，不需要定义模块内容和端口列表。
在模块中调用4个FA类型的全加器，把它们分别命名为fa0，fa1，fa2和fa3。
答：module FA;endmodulemodule Ripple_Add;FA fa0;8Verilog HDL数字设计与综合（第二版）FA fa1;FA fa2;FA fa3;endmodule。
Verilog HDL数字设计实训教程第1章 Verilog HDL数字设计实训基础
图1-2 按键电路连接图和管脚对应图
1.1 实训平台
4个LED灯:
图1-3 LED电路连接图和管脚对应图
1.1 实训平台
2个数码管:
图1-4 数码管电路连接图和管脚对应图
1块液晶:
1.1 实训平台
图1-5 液晶电路连接图和管脚对应图
1个UART:
1.1 实训平台
图1-6 UART电路连接图和管脚对应图
if(p==N-1) begin p=0; clk_p=~clk_p; end else p=p+1; end always @(negedge clk) begin
if(q==N-1) q=0; else q=q+1;
if(p==(N-1)/2) clk_q=~clk_q; end assign clk_N=clk_p^clk_q; endmodule
图1-39 设置USB硬件端口
QuartusII设计流程
5．引脚锁定和硬件验证
图1-40 下载界面
QuartusII设计流程
5．引脚锁定和硬件验证
图1-41 选择下载文件
QuartusII设计流程
5．引脚锁定和硬件验证
图1-42 led灯闪烁的效果
1.3 分频器设计
分频器电路是非常有用的一种电路， 分频的方法很多，最常见的是利用加 法计数器对时钟信号进行分频。
begin if(p==N/2-1) begin p=0; clk_N=~clk_N; end else p=p+1;
end endmodule
图1-44 任意偶数分频仿真波形
1.3 分频器设计
【例1-5】 可设置参数的任意整数分频器：占空比可变。 module divf_parameter(rst,clk,en,clkout); input rst,clk,en; output clkout; integer temp; //最大值为2的32次方 parameter N=7,M=3; //N为分频系数,M/N为占空比 always @(posedge clk)
verilog hdl教材
verilog hdl教材
Verilog HDL教材有很多，以下是一些推荐：
《EDA技术实用教程：Verilog/HDL版（第6版）》，潘松、黄继业著，大中专教材教辅/书籍/大学教材。
《Verilog HDL与CPLD/FPGA项目开发教程第3版》，对ASIC/FPGA
系统芯片工程设计开发的关键技术与流程进行了深入讲解，内容包括：集成电路芯片系统的建模，电路结构权衡、流水线技术、多核微处理器、功能验证、时序分析、测试平台、故障模拟、可测性设计、逻辑综合、后综合验证等集成电路系统的前后端工程设计与实现中的关键技术及设计案例。
此外，HDL Bits和牛客网也有相关课程推荐，HDL Bits上面从最基础的wire，vector等基础概念，到各种门电路，组合电路，时序电路应有尽有，非常全面！同时还有在线仿真的功能。
以上推荐仅供参考，建议根据自身需求选择合适的教材。
VerilogHDL语言基础学习教案课件
按运算符所带操作数的个数来区分，可分为3类： 单 目 运 算 符 (unaryoperator) ： 带 一 个 操 作 数 。
o双目运算符(binaryoperator)：带两个操作数。 三目运算符(ternaryoperator)：带三个操作数。
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格式： assign 连线型变量名=赋值表达式； 持续赋值语句是并发执行的，每条持续赋值语句对应着独 立的逻辑电路，它们的执行顺序与其在描述中的顺序无关。
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4．3．模块的行为描述方式
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wire型数据
用 来 表 示用 assign 语 句 赋 值 的 组 合 逻辑 信 号 。 Verilog HDL模块输入输出端口信号类型说明缺省时，自动定义为wire 型。
wire型变量可以用作任何表达时的输入，也可用作assign 语句、元件调用语句和模块调用语句的输出。
4.1 什么是Verilog HDL？
Verilog HDL 是 目 前 应 用 最 为 广 泛 的 硬 件 描 述 语 言 。 Verilog HDL可以用来进行各种层次的逻辑设计，也可以进行 数字系统的逻辑综合，仿真验证和时序分析等。
Verilog HDL适合算法级，寄存器级，逻辑级，开关级、 系统级和版图级等各个层次的设计和描述。
通过一个例子认识Verilog HDL的3种建模方式，图中电路 实现的功能是，当sel=0时，out＝a；当sel＝1时，out=b。
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o双目运算符(binaryoperator)：带两个操作数。 三目运算符(ternaryoperator)：带三个操作数。
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格式： assign 连线型变量名=赋值表达式； 持续赋值语句是并发执行的，每条持续赋值语句对应着独 立的逻辑电路，它们的执行顺序与其在描述中的顺序无关。
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4．3．模块的行为描述方式
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wire型数据
用 来 表 示用 assign 语 句 赋 值 的 组 合 逻辑 信 号 。 Verilog HDL模块输入输出端口信号类型说明缺省时，自动定义为wire 型。
wire型变量可以用作任何表达时的输入，也可用作assign 语句、元件调用语句和模块调用语句的输出。
4.1 什么是Verilog HDL？
Verilog HDL 是 目 前 应 用 最 为 广 泛 的 硬 件 描 述 语 言 。 Verilog HDL可以用来进行各种层次的逻辑设计，也可以进行 数字系统的逻辑综合，仿真验证和时序分析等。
Verilog HDL适合算法级，寄存器级，逻辑级，开关级、 系统级和版图级等各个层次的设计和描述。
通过一个例子认识Verilog HDL的3种建模方式，图中电路 实现的功能是，当sel=0时，out＝a；当sel＝1时，out=b。
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VerilogHDL入门教程
VerilogHDL入门教程第一部分：Verilog HDL概述（约200字）Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于描述和建模数字电路和系统。
它是一种被广泛使用的硬件设计语言，特别适合用于逻辑设计和验证。
Verilog HDL提供了一种形式化的方式来表示数字电路和系统的行为和结构，使得工程师可以更轻松地进行硬件设计和验证。
第二部分：Verilog HDL基础（约400字）在Verilog HDL中，最基本的组成单元是模块。
模块是Verilog HDL中的一个独立的、可重用的单元，可以由其他模块实例化和连接。
每个模块由端口（输入和输出）和内部功能（如逻辑代码和信号声明）组成。
module and_gate(input a, input b, output y);assign y = a & b;endmodule这个模块表示一个与门，它有两个输入a和b，一个输出y。
使用assign语句，我们将输出y连接到输入a和b的逻辑与操作。
第三部分：Verilog HDL高级特性（约400字）除了基本的模块和连接之外，Verilog HDL还提供了一些高级特性，用于更复杂的电路建模和验证。
一种特殊的构造是always块。
always块用于描述模块内的行为，基于一个条件或时钟信号的变化。
例如，下面是一个使用always块的模块示例：module counter(input clk, input enable, output reg count);if (enable)count = count + 1;endendmodule这个模块表示一个简单的计数器，在时钟上升沿时根据enable信号增加计数器的值。
Verilog HDL还支持层次化的建模，允许将模块层次化地组织起来，以便更好地管理和复用代码。
层次化建模通过使用模块的层次命名和连接来实现。
例如，我们可以将上面的计数器模块实例化为另一个模块，如下所示：module top_module(input clk, input enable, output reg count);countercounter_inst(.clk(clk), .enable(enable), .count(count));endmodule这个模块实例化了上面定义的计数器模块，并将其内部信号和端口连接到外部接口。
veriloghdl课程设计
veriloghdl课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Verilog HDL的基本语法和结构，掌握数字电路设计的基本原理；2. 学会使用Verilog HDL进行简单的数字电路设计和仿真；3. 掌握Verilog HDL中的模块化设计方法，能够阅读和分析中等难度的Verilog代码；4. 了解FPGA的基本原理，能够将Verilog HDL代码在FPGA开发板上实现硬件编程。
技能目标：1. 能够运用Verilog HDL编写基本的组合逻辑和时序逻辑电路；2. 独立完成简单的数字信号处理系统的设计、仿真和硬件测试；3. 掌握使用Verilog HDL进行代码调试和优化的基本技巧；4. 培养学生的团队合作能力和问题解决能力，能够在项目中进行有效的沟通与协作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路设计的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨、细致的学习态度，树立良好的工程伦理观念；3. 增强学生的国家意识，认识到我国在集成电路领域的发展现状和重要性，激发学生的爱国情怀；4. 引导学生树立正确的价值观，认识到科技进步对国家和社会发展的贡献。
本课程针对高年级学生，以项目为导向，注重理论与实践相结合。
在教学过程中，教师需关注学生的学习特点，充分调动学生的主观能动性，培养学生的实际操作能力和创新能力。
课程目标旨在使学生能够掌握Verilog HDL的基本知识和技能，为今后在集成电路设计和开发领域的发展奠定基础。
通过本课程的学习，学生将能够独立完成数字电路的设计和实现，为我国集成电路产业的发展贡献自己的力量。
二、教学内容1. Verilog HDL基础语法：包括数据类型、运算符、赋值语句、控制结构等，对应教材第一章内容；2. 数字电路设计原理：介绍组合逻辑电路和时序逻辑电路设计方法，对应教材第二章内容；3. Verilog HDL模块化设计：学习模块定义、端口声明、模块调用等，对应教材第三章内容；4. 常用数字电路设计实例：分析并实践触发器、计数器、状态机等设计，对应教材第四章内容；5. 仿真与调试技巧：掌握ModelSim仿真工具的使用，学习代码调试和优化方法，对应教材第五章内容；6. FPGA硬件编程：了解FPGA基本原理，学习将Verilog HDL代码烧写到FPGA开发板，对应教材第六章内容；7. 项目实践：分组进行项目设计，包括数字信号处理系统、通信系统等，综合运用所学知识，对应教材第七章内容。
精品课件Verilog HDL数字设计教程-第1章 Verilog HDL数字设计综述
第1章 Verilog HDL数字设计综述
▪ 1.1 电子系统设计技术的发展 ▪ 1.2 数字系统典型设计流程 ▪ 1.3 HDL语言的发展、特点与应用 ▪ 1.4 Quartus II概述 ▪ 1.5 硬件描述语言的发展趋势 ▪ 1.6 小结
1.1 电子系统设计技术的发展 图1-1 理想的自顶向设计流程
1.2 数字系统典型设计流程
1.设计输入 2.综合 3.布线布局（适配） 4.仿真 5.下载和硬件测试
1.3 HDL语言的发展、特点与应用
常见的2种HDL语言： 1.Verilog HDL 2.VHDL
1.3 HDL语言的发展、特点与应用
系统级 算法级 寄存器传输级 逻辑门级 开关电路级
System Verilog
VHDL Verilog
VITAL
图 1-4 Verilog HDL与VHDL建模能力的比较
1.4 Quartus II概述
图形或 HDL编辑
Analysis & Synthesis （分析与综合）
设计 输入
综合或 编译
Filter （适配器）
Assembler （编程文件汇编）
Timing Analyzer （时序分析器）
作业
▪ P12 T1、2、3、4
每一种知识都需要努力， 都需要付出，感谢支持！
知识就是力量，感谢支持！
一一一一谢谢大家！！
1.2 数字系统典型设计流程
电路图 设计文件
HDL 设计文件
电路 功能仿真
Байду номын сангаас
N
Y
正确?
综合
HDL 功能仿真
N 正确?
Y
确定实现 电路的库
与实现逻辑的物理器件 有关的工艺技术文件
▪ 1.1 电子系统设计技术的发展 ▪ 1.2 数字系统典型设计流程 ▪ 1.3 HDL语言的发展、特点与应用 ▪ 1.4 Quartus II概述 ▪ 1.5 硬件描述语言的发展趋势 ▪ 1.6 小结
1.1 电子系统设计技术的发展 图1-1 理想的自顶向设计流程
1.2 数字系统典型设计流程
1.设计输入 2.综合 3.布线布局（适配） 4.仿真 5.下载和硬件测试
1.3 HDL语言的发展、特点与应用
常见的2种HDL语言： 1.Verilog HDL 2.VHDL
1.3 HDL语言的发展、特点与应用
系统级 算法级 寄存器传输级 逻辑门级 开关电路级
System Verilog
VHDL Verilog
VITAL
图 1-4 Verilog HDL与VHDL建模能力的比较
1.4 Quartus II概述
图形或 HDL编辑
Analysis & Synthesis （分析与综合）
设计 输入
综合或 编译
Filter （适配器）
Assembler （编程文件汇编）
Timing Analyzer （时序分析器）
作业
▪ P12 T1、2、3、4
每一种知识都需要努力， 都需要付出，感谢支持！
知识就是力量，感谢支持！
一一一一谢谢大家！！
1.2 数字系统典型设计流程
电路图 设计文件
HDL 设计文件
电路 功能仿真
Байду номын сангаас
N
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正确?
综合
HDL 功能仿真
N 正确?
Y
确定实现 电路的库
与实现逻辑的物理器件 有关的工艺技术文件
Verilog HDL讲义
第二章 Verilog HDL设计方法概述前言随着电子设计技术的飞速发展，专用集成电路(ASIC)和用户现场可编程门阵列（FPGA）的复杂度越来越高。
数字通信、工业自动化控制等领域所用的数字电路及系统其复杂程度也越来越高，特别是需要设计具有实时处理能力的信号处理专用集成电路，并把整个电子系统综合到一个芯片上。
设计并验证这样复杂的电路及系统已不再是简单的个人劳动，而需要综合许多专家的经验和知识才能够完成。
由于电路制造工艺技术进步非常迅速，电路设计能力赶不上技术的进步。
在数字逻辑设计领域，迫切需要一种共同的工业标准来统一对数字逻辑电路及系统的描述，这样就能把系统设计工作分解为逻辑设计（前端）和电路实现（后端）两个互相独立而又相关的部分。
由于逻辑设计的相对独立性就可以把专家们设计的各种常用数字逻辑电路和系统部件（如FFT算法、DCT算法部件）建成宏单元（Megcell)或软核（Soft-Core）库供设计者引用，以减少重复劳动，提高工作效率。
电路的实现则可借助于综合工具和布局布线工具（与具体工艺技术有关）来自动地完成。
VHDL和Verilog HDL这两种工业标准的产生顺应了历史的潮流，因而得到了迅速的发展。
作为跨世纪的中国大学生应该尽早掌握这种新的设计方法，使我国在复杂数字电路及系统的设计竞争中逐步缩小与美国等先进的工业发达国家的差距。
为我国下一个世纪的深亚微米百万门级的复杂数字逻辑电路及系统的设计培养一批技术骨干。
2.1.硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)硬件描述语言(HDL)是一种用形式化方法来描述数字电路和设计数字逻辑系统的语言。
它可以使数字逻辑电路设计者利用这种语言来描述自己的设计思想，然后利用电子设计自动化(在下面简称为EDA)工具进行仿真，再自动综合到门级电路，再用ASIC或FPGA实现其功能。
目前，这种称之为高层次设计(High-Level-Design)的方法已被广泛采用。
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理解 • 开关级：有关物理形状和布局参数的模块，非
常难理解
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抽象级别和综合与仿真的关系
行为仿真：行为的验证和验证模块分割的合理性 前仿真 ：即 RTL级仿真，检查有关模块逻辑执行步
骤是否正确。 逻辑综合：把RTL级模块转换成门级 。 后仿真：用门级模型做验证，检查门的互连逻辑其功
能是否正确。 布局布线： 在门级模型的基础上加上了布线延时 布局布线后仿真：与真实的电路最接近的验证。
行为级：技术指标和算法的Verilog描述 RTL级：逻辑功能的Verilog描述 门级 ：逻辑结构的Verilog描述 开关级：具体的晶体管物理器件的描述
10
Verilog HDL 的抽象级别
• 行为级：有关行为和技术指标模块，容易理解 • RTL级：有关逻辑执行步骤的模块，较难理解 • 门级 ：有关逻辑部件互相连接的模块，很难
第4页
为什么要用 硬件描述语言来设计？
• 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）。
module mux2_1 (A, B, select, OUT);
input A, B, select;
//输入、输出列表
output OUT; wire y1,y2,y3; not G1(y1,select); and G2(y2,A,y1);
//变量定义 //结构描述
中间变量
非门实例 与门实例
第2页
二、Verilog HDL语言的主要特征
1、语法结构上，Verilog HDL语言与C语言有许多相似之处， 并借鉴C语言的多种操作符和语法结构 2、Verilog HDL语言既包含一些高层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构件。 3、通过使用结构级或行为级描述可以在不同的抽象层次 描述设计
endmodule
条件运算符
数据流型描 述
第26页
（三） 行为级描述
是通过描述行为特性来实现,它的关键词是always, 其含义是一 旦敏感变量发生变化，就重新一次进行赋值，有无限循环之意。 这种描述方法常用来实现时序电路，也可用来描述组合功能。
例 为数据选择器的行为型描述。
module mux2x1_bh(A, B, select, OUT); input A, B, select; output OUT; reg OUT; //行为型描述, select、A 、 B为敏感变量 always @ (select or A or B) if (select = = 0) OUT = A; else OUT = B;
input D , CLK;
output Q , not_Q ;
not G9 (not_D , D) ,G10 (not_CLK , CLK) ,G11 (not_Y3 , Y3) ;
nand G1 (Y1 , D , CLK ) , G2 (Y2 , not_D, CLK ) ,
G3 (Y3 , Y1 , Y4 ) , G4 (Y4 , Y2 , Y3 ) ,
端口列表 --描述外部特性 6.2.1 简单的Verilog HDL的例子
例6. 1 八位加法器的Verilog HDL源代码
准备实现的
module adder8 (cout, sum, ina,inb, cin);
逻辑功能：
output[7:0] sum; output cout; input[7:0] ina,inb; input cin;
并发语句
endmodule
& out out[0]• out[1]out[7] 第17页
三、语句模块的描述方法 （书中6.12）
结构型描述
行为描述级
数据流描述 混合型描述
系统级
算法级 寄存器级
（一） 结构型描述
通过实例进行描述的方法，将预定义的基本元件实例嵌入到语言
中，监控实例的输入，一旦其中任何一个发生变化便重新运算并输
•连续赋值语句完成如下的组合功能：等式右边的所有变量受持续 监控，每当这些变量中有任何一个发生变化，整个表达式被重新赋 值并送给等式左端
例 为数据选择器的数据流型描述。
module mux2x1_df (A, B, select, OUT); input A, B, select; output OUT; assign OUT = select ? B : A;
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）。
9
Verilog HDL 的抽象级别
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。
其主要目的是用来编写设计文件，建立电子系统行为级 的仿真模型。即利用计算机的巨大能力对用Verilog HDL或 VHDL建模的复杂数字逻辑进行仿真，然后再自动综合以生 成符合要求且在电路结构上可以实现的数字逻辑网表 （Netlist）， 根据网表和某种工艺的器件自动生成具体电路， 然后生成该工艺条件下这种具体电路的延时模型。仿真验证 无误后用于制造ASIC芯片或写入EPLD和FPGA器件中。
第 6章 Verilog HDL
•概述
•Verilog HDL的基本结构
•数据类型及常量、变量 •运算符 •语句 •语句的顺序执行与并行执行 •Verilog HDL模型级别
§6-1 概述
一、什么是Verilog HDL？
Verilog HDL是一种应用广泛的硬件描述性语言，是硬 件设计人员和电子设计自动化（EDA）工具之间的界面。
and G3(y3,B,select); or G4(OUT,y2,y3);
实例名输称出输入或门实例
endmodule
G2
A
& y2 G4
1 select
y1
≥1
G1
OUT
&
B
y3
G3
第24页
3、例2 ：主从D触发器的结构型描述
module MS_ DFF (D , CLK , Q , not_Q) ;
12
行为级和RTL级
module muxtwo (out, a, b, sl);
input a,b,sl;
a
output out;
Reg out;
always @(sl or a or b)
b
if (!sl) out = a;
else out = b;
endmodule
sl
out
13
行为级和RTL级
G5 (Y5 , Y3 , not_CLK) ,G6 (Y6 , not_ Y3, not_CLK) ,
G7 (Q, Y5 , not_Q ) , G8 (not_Q , Y6 , Q) ;
endmodule
第25页
（二） 数据流型描述
•是一种描述组合逻辑功能的方法，用assign连续赋值语句来实现
第3页
4、Verilog HDL语言是并发的，即具有在同一时刻执 行多任务的能力，因为但在实际硬件中许多操作都是 在同一时刻发生的。 一般来讲，计算机编程语言是非 并行的， 5、Verilog HDL语言有时序的概念，因为在硬件电 路中从输入到输出总是有延迟存在的
这两点显示： Verilog HDL语言与C语言的 最大区别
出。
1、在Verilog HDL中可使用如下结构部件：
•在Verilog HDL中可使用如下结构部件：
•用户自定义的模块。
•用户自定义元件UDP。 •内置门级元件。
这里讨论门级描述
•内置开关级元件
2、例1 ： 数据选择器的结构型描述（这里为门级描述）
G2
A
& y2 G4
select 1 y1
≥1
G1
bufif1
EN
bufif0
EN
notif1
EN
notif0
EN
（2） 调用门原语的句法： 语法：门类型关键字 <例化的门名称>（端口列表）
其中端口列表为： •多输入门：(输出，输入1，输入2，……)
•多输出门：(输出1，输出2，……输入）
•三态门: (输出，输入，使能输入) 可以只有一 个输出
（3）数据选择器的结构型描述程序清单
cout
reg [7:0] out;
块：时序
clk
// 逻辑功能描述
always @(posedge clk)
描述组合
begin
8
8
语
if (load) out= data;//置数
句
else
data
out
块
out = out + cin; //计数或保持
end
assign cout=&out&cin; // 进位
输入、输出端准口描备述实现的
module counter8 (out, cout, data, load, cin, clk);
逻辑功能：
output [7:0] out;
CTR8
output cout;
load
input load, cin, clk; input [7:0] data;
时数钟据上缺类单沿省型行执：定行注w义下i释re：面导符寄语线/存/句型器型 cin
OUT
&
B
y3
常难理解
11
抽象级别和综合与仿真的关系
行为仿真：行为的验证和验证模块分割的合理性 前仿真 ：即 RTL级仿真，检查有关模块逻辑执行步
骤是否正确。 逻辑综合：把RTL级模块转换成门级 。 后仿真：用门级模型做验证，检查门的互连逻辑其功
能是否正确。 布局布线： 在门级模型的基础上加上了布线延时 布局布线后仿真：与真实的电路最接近的验证。
行为级：技术指标和算法的Verilog描述 RTL级：逻辑功能的Verilog描述 门级 ：逻辑结构的Verilog描述 开关级：具体的晶体管物理器件的描述
10
Verilog HDL 的抽象级别
• 行为级：有关行为和技术指标模块，容易理解 • RTL级：有关逻辑执行步骤的模块，较难理解 • 门级 ：有关逻辑部件互相连接的模块，很难
第4页
为什么要用 硬件描述语言来设计？
• 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）。
module mux2_1 (A, B, select, OUT);
input A, B, select;
//输入、输出列表
output OUT; wire y1,y2,y3; not G1(y1,select); and G2(y2,A,y1);
//变量定义 //结构描述
中间变量
非门实例 与门实例
第2页
二、Verilog HDL语言的主要特征
1、语法结构上，Verilog HDL语言与C语言有许多相似之处， 并借鉴C语言的多种操作符和语法结构 2、Verilog HDL语言既包含一些高层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构件。 3、通过使用结构级或行为级描述可以在不同的抽象层次 描述设计
endmodule
条件运算符
数据流型描 述
第26页
（三） 行为级描述
是通过描述行为特性来实现,它的关键词是always, 其含义是一 旦敏感变量发生变化，就重新一次进行赋值，有无限循环之意。 这种描述方法常用来实现时序电路，也可用来描述组合功能。
例 为数据选择器的行为型描述。
module mux2x1_bh(A, B, select, OUT); input A, B, select; output OUT; reg OUT; //行为型描述, select、A 、 B为敏感变量 always @ (select or A or B) if (select = = 0) OUT = A; else OUT = B;
input D , CLK;
output Q , not_Q ;
not G9 (not_D , D) ,G10 (not_CLK , CLK) ,G11 (not_Y3 , Y3) ;
nand G1 (Y1 , D , CLK ) , G2 (Y2 , not_D, CLK ) ,
G3 (Y3 , Y1 , Y4 ) , G4 (Y4 , Y2 , Y3 ) ,
端口列表 --描述外部特性 6.2.1 简单的Verilog HDL的例子
例6. 1 八位加法器的Verilog HDL源代码
准备实现的
module adder8 (cout, sum, ina,inb, cin);
逻辑功能：
output[7:0] sum; output cout; input[7:0] ina,inb; input cin;
并发语句
endmodule
& out out[0]• out[1]out[7] 第17页
三、语句模块的描述方法 （书中6.12）
结构型描述
行为描述级
数据流描述 混合型描述
系统级
算法级 寄存器级
（一） 结构型描述
通过实例进行描述的方法，将预定义的基本元件实例嵌入到语言
中，监控实例的输入，一旦其中任何一个发生变化便重新运算并输
•连续赋值语句完成如下的组合功能：等式右边的所有变量受持续 监控，每当这些变量中有任何一个发生变化，整个表达式被重新赋 值并送给等式左端
例 为数据选择器的数据流型描述。
module mux2x1_df (A, B, select, OUT); input A, B, select; output OUT; assign OUT = select ? B : A;
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）。
9
Verilog HDL 的抽象级别
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。
其主要目的是用来编写设计文件，建立电子系统行为级 的仿真模型。即利用计算机的巨大能力对用Verilog HDL或 VHDL建模的复杂数字逻辑进行仿真，然后再自动综合以生 成符合要求且在电路结构上可以实现的数字逻辑网表 （Netlist）， 根据网表和某种工艺的器件自动生成具体电路， 然后生成该工艺条件下这种具体电路的延时模型。仿真验证 无误后用于制造ASIC芯片或写入EPLD和FPGA器件中。
第 6章 Verilog HDL
•概述
•Verilog HDL的基本结构
•数据类型及常量、变量 •运算符 •语句 •语句的顺序执行与并行执行 •Verilog HDL模型级别
§6-1 概述
一、什么是Verilog HDL？
Verilog HDL是一种应用广泛的硬件描述性语言，是硬 件设计人员和电子设计自动化（EDA）工具之间的界面。
and G3(y3,B,select); or G4(OUT,y2,y3);
实例名输称出输入或门实例
endmodule
G2
A
& y2 G4
1 select
y1
≥1
G1
OUT
&
B
y3
G3
第24页
3、例2 ：主从D触发器的结构型描述
module MS_ DFF (D , CLK , Q , not_Q) ;
12
行为级和RTL级
module muxtwo (out, a, b, sl);
input a,b,sl;
a
output out;
Reg out;
always @(sl or a or b)
b
if (!sl) out = a;
else out = b;
endmodule
sl
out
13
行为级和RTL级
G5 (Y5 , Y3 , not_CLK) ,G6 (Y6 , not_ Y3, not_CLK) ,
G7 (Q, Y5 , not_Q ) , G8 (not_Q , Y6 , Q) ;
endmodule
第25页
（二） 数据流型描述
•是一种描述组合逻辑功能的方法，用assign连续赋值语句来实现
第3页
4、Verilog HDL语言是并发的，即具有在同一时刻执 行多任务的能力，因为但在实际硬件中许多操作都是 在同一时刻发生的。 一般来讲，计算机编程语言是非 并行的， 5、Verilog HDL语言有时序的概念，因为在硬件电 路中从输入到输出总是有延迟存在的
这两点显示： Verilog HDL语言与C语言的 最大区别
出。
1、在Verilog HDL中可使用如下结构部件：
•在Verilog HDL中可使用如下结构部件：
•用户自定义的模块。
•用户自定义元件UDP。 •内置门级元件。
这里讨论门级描述
•内置开关级元件
2、例1 ： 数据选择器的结构型描述（这里为门级描述）
G2
A
& y2 G4
select 1 y1
≥1
G1
bufif1
EN
bufif0
EN
notif1
EN
notif0
EN
（2） 调用门原语的句法： 语法：门类型关键字 <例化的门名称>（端口列表）
其中端口列表为： •多输入门：(输出，输入1，输入2，……)
•多输出门：(输出1，输出2，……输入）
•三态门: (输出，输入，使能输入) 可以只有一 个输出
（3）数据选择器的结构型描述程序清单
cout
reg [7:0] out;
块：时序
clk
// 逻辑功能描述
always @(posedge clk)
描述组合
begin
8
8
语
if (load) out= data;//置数
句
else
data
out
块
out = out + cin; //计数或保持
end
assign cout=&out&cin; // 进位
输入、输出端准口描备述实现的
module counter8 (out, cout, data, load, cin, clk);
逻辑功能：
output [7:0] out;
CTR8
output cout;
load
input load, cin, clk; input [7:0] data;
时数钟据上缺类单沿省型行执：定行注w义下i释re：面导符寄语线/存/句型器型 cin
OUT
&
B
y3