[工学]西安电子科技大学verilog教程1-2

西安邮电大学课程教案课程名称：VerilogHDL与FPGA设计基础授课教师：**授课教师所在学院：电子工程学院授课班级：电路1201~02授课学期：2014-2015-01学期一、基本信息二、课程大纲《VerilogHDL与FPGA设计基础》课程教学大纲The fundamental of FPGA Design with Verilog HDL课程编号：DZ140340适用专业：集成电路设计与系统集成先修课程：数字电路，电路分析学分数：4总学时数：64 实验（上机）学时：24考核方式：考试执笔者：李哲编写日期：2014年7月7日一、课程性质和任务本课程是集成电路设计与系统集成专业的一门院定选修专业基础课程。

学生通过本课程学习之后应当熟悉Verilog HDL语言的基本语法和语义、自顶向下的设计方法学、能用Verilog HDL语言在不同的抽象层次上描述数字电路、掌握用Verilog HDL实现数字电路仿真的方法；同时能够应用Verilog HDL语言进行基于FPGA的电路设计。

一方面可以使学生掌握一种适合产品样机和小批量生产的理想手段，另一方面也为进一步学习专用集成电路芯片设计打下了良好基础。

通过本课程的学习可以使学生掌握1）自顶向下的全正向设计思想；2）可编程逻辑器件的基本知识和相关软件的使用方法；3）FPGA电路设计的方法和技巧。

基本具备中小规模可编程逻辑器件的设计开发能力。

二、课程教学内容和要求本课程系统的介绍用VerilogHDL设计和验证数字硬件电路，重点讨论综合VerilogHDL子集在设计数字电路中的应用，讨论FPGA现场可编程阵列器件的结构、特点和相应的集成环境的使用以及目前工业界最常用的仿真工具Modelsim 的使用。

重点讲授基于FPGA的数字电路设计流程中的基本概念、所采用的步骤和应该遵循的原则，包括模块划分原则、可综合VerilogHDL编码风格、验证程序的编写方法和静态时序分析等。

西安电子科技大学考试时间分钟试题题号一二三四五六七八九十总分分数1.考试形式：闭（开）卷；2.本试卷共四大题，满分100分。

班级学号姓名任课教师一、选择题（每题2分，共18分）1. 下面哪个是可以用verilog语言进行描述，而不能用VHDL语言进行描述的级别？（ A ）(A) 开关级 (B)门电路级 (C) 体系结构级 (D) 寄存器传输级2.在verilog中，下列语句哪个不是分支语句？（ D ）(A) if-else (B) case (C) casez (D) repeat3．下列哪些Verilog的基本门级元件是多输出（ D ）(A) nand (B) nor (C) and (D) not4．Verilog连线类型的驱动强度说明被省略时，则默认的输出驱动强度为（ B ）(A) supply (B) strong (C) pull (D) weak5.元件实例语句“notif1 #(1:3:4,2:3:4,1:2:4) U1(out,in,ctrl);”中截至延迟的典型值为（ B ）(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 46．已知“a =1b’1; b=3b'001;”那么{a,b}＝（ C ）(A) 4b'0011 (B) 3b'001 (C) 4b'1001 (D) 3b'101第 2 页共 8 页7.根据调用子模块的不同抽象级别，模块的结构描述可以分为（ABC ）(A) 模块级 (B)门级 (C) 开关级 (D) 寄存器级8．在verilog语言中，a=4b'1011，那么 &a=（D ）(A) 4b'1011 (B) 4b'1111 (C) 1b'1 (D) 1b'09．在verilog语言中整型数据与（ C ）位寄存器数据在实际意义上是相同的。

(A) 8 (B) 16 (C) 32 (D) 64二、简答题（2题，共16分）1．Verilog HDL语言进行电路设计方法有哪几种（8分）1、自上而下的设计方法（Top-Down）2、自下而上的设计方法（Bottom-Up）3、综合设计的方法2．specparam语句和parameter语句在参数说明方面不同之处是什么（8分）。

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 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。

verilog数字系统设计教程Verilog数字系统设计教程作者：XXX引言：数字系统设计是现代电子工程中非常重要的一部分。

Verilog作为一种硬件描述语言，提供了一种方便且专业的方法来设计和描述数字系统。

本教程旨在为初学者提供关于Verilog数字系统设计的详细介绍和指导。

1. Verilog简介Verilog作为一种硬件描述语言，用于描述数字系统的功能、结构和时序行为。

它类似于C语言，但更专注于硬件级别。

Verilog可以用于设计各种数字系统，例如处理器、嵌入式系统、通信设备等。

2. Verilog基本语法2.1 模块定义Verilog的基本单位是模块。

模块是数字系统的基本组成部分，可以看作是一个独立的功能单元。

模块可以包含输入、输出、内部信号以及其它子模块等。

2.2 信号声明在Verilog中，可以声明各种类型的信号，包括输入信号、输出信号和内部信号等。

信号声明定义了信号的类型、宽度和方向。

3. Verilog建模3.1 组合逻辑建模组合逻辑是数字系统中最基本的部分。

Verilog提供了各种组合逻辑建模的方法，包括逻辑运算、选择结构和多路复用器等。

3.2 时序逻辑建模时序逻辑是数字系统中需要考虑时序关系的部分。

Verilog提供了时序逻辑建模的方法，包括触发器、计数器和时序控制等。

4. Verilog仿真4.1 仿真器介绍仿真器是用于验证数字系统设计的工具。

Verilog可以与各种仿真器配合使用，用于验证设计的正确性和性能。

4.2 仿真流程仿真流程包括编写测试平台和测试用例、编译和仿真等步骤。

本节将介绍基本的仿真流程和相关技巧。

5. Verilog综合5.1 综合概述综合是将Verilog代码转换为逻辑门级描述的过程。

综合器通过将Verilog代码映射到实际的硬件库中，生成能够实现指定功能的逻辑电路。

5.2 综合流程综合流程包括综合前的优化和综合本身两个阶段。

本节将介绍综合的基本流程和主要考虑因素。

共41页资源类别： HDL 语言内部公开1.0密级版本文档编号文档中心Verilog HDL 入门教程(仅供内部使用)yyyy/mm/dd日期：批准：日期：中研基础批准：2004.8.3日期：中研基础拟制：版权所有 不得复制修订记录初稿完成1.002004.8.3作者描述修订版本日期绝密请输入文档编号Verilog HDL 入门教程2004-08-16第2页，共41页版权所有，侵权必究目 录285 结构建模..............................................................274.8 case 语句. (25)4.7 条件语句 (25)4.6.6 连接运算符 (25)4.6.5 条件运算符 (24)4.6.4 按位逻辑运算符 (23)4.6.3 逻辑运算符 (22)4.6.2 关系运算符 (21)4.6.1 算术运算符 (21)4.6 运算符和表达式 (20)4.5.2 寄存器类型 (20)4.5.1 线网类型 (20)4.5 数据类型 (18)4.4.2 常量 (18)4.4.1 值集合 (18)4.4 数字值集合 (18)4.3 格式 (17)4.2 注释 (17)4.1.3 书写规范建议 (17)4.1.2 关键词 (17)4.1.1 定义 (17)4.1 标识符 (17)4 Verilog HDL 基本语法....................................................163.3.4 混合设计描述.. (15)3.3.3 行为描述方式 (14)3.3.2 数据流描述方式 (12)3.3.1 结构化描述方式 (12)3.3 三种建模方式 (11)3.2 时延 (11)3.1.3 模块语法 (10)3.1.2 模块的结构 (9)3.1.1 简单事例 (9)3.1 模块 (9)3 Verilog HDL 建模概述.....................................................72.4.2 能力. (7)2.4.1 历史 (7)2.4 Verilog HDL 简介 (6)2.3 设计方法学 (6)2.2 硬件描述语言 (5)2.1 数字电路设计方法 (5)2 HDL 设计方法学简介......................................................51 前言...................................................................绝密请输入文档编号Verilog HDL 入门教程2004-08-16第3页，共41页版权所有，侵权必究4010 附录A Verilog 保留字...................................................399 习题..................................................................398 其他方面..............................................................377.4 行为建模具体实例...................................................367.3 过程赋值语句......................................................357.2 顺序语句块........................................................357.1 简介.............................................................357 行为建模..............................................................346.3 数据流建模具体实例.................................................346.2 阻塞赋值语句......................................................346.1 连续赋值语句......................................................346 数据流建模............................................................315.4 结构化建模具体实例.................................................295.3 实例化语句........................................................285.2 模块端口..........................................................285.1 模块定义结构......................................................绝密请输入文档编号Verilog HDL 入门教程2004-08-16第4页，共41页版权所有，侵权必究Verilog HDL 入门教程关键词：摘 要：本文主要介绍了Verilog HDL 语言的一些基本知识，目的是使初学者能够迅速掌握HDL设计方法，初步了解并掌握Verilog HDL 语言的基本要素，能够读懂简单的设计代码并能够进行一些简单设计的Verilog HDL 建模。

附录A Verilog 参考资料本附录叙述了书中所用到的Verilog 语法。

其目的在于为读者查阅参考资料提供方便，因此只提供了一些简明的描述，并附带一些例子。

附录A 中绝大多数的例子是符合原始的Verilog 1995标准的，同时也介绍了一些Verilog 2001标准[8]中最重要的语法。

建议读者先学习2.10节中的Verilog 入门。

本附录不是想编写成Verilog 语法大全。

尽管我们讨论了Verilog 语言中对逻辑电路综合有用的几乎所有的语法，但是并未叙述对电路仿真有用的许多语法。

虽然本附录中省略的语法，在本书中并没有一个例子需要用到，但我们仍建议想进一步学习Verilog 的读者，参阅本附录指定的参考资料[1~7]。

如何编写Verilog 代码新手编写Verilog 代码时往往采用类似编写计算机程序的方式，即在程序中包含许多变量和循环。

计算机辅助设计工具综合这样的代码，究竟能生成什么样的逻辑电路是很难确定的。

综合工具的任务是分析一段Verilog 代码，根据语法确定究竟用什么电路来实现这段代码。

考虑如下的代码：按照语句的顺序，考虑每条语句的含义，我们就能理解语义，仿真工具也是这样理解程序段的。

这段代码使得f 根据s 的值，被赋予w 0或者w 1。

综合工具通常会用多路器电路来实现这段代码。

一般来说，综合工具必须能根据代码识别出该代码段对应某种电路结构，例如上面的多路器。

从实际观点出发，只有当用户编写的程序符合大家共同使用的风格时，综合工具才能做到这一点。

因此，刚开始学习使用Verilog 设计的用户应该采用经验丰富的设计者建议的编码风格。

本书共包含有140多个Verilog 代码的范例，各自与不同类型的逻辑电路相对应。

在所有这些范例中，它们的代码非常容易地对应于描述的逻辑电路。

建议读者在编写程序时采用相同的编码风格。

好的方法是：“编写Verilog 代码时，就知道代码代表的是什么样的逻辑电路。

《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。

Verilog语法简易教程Verilog是硬件描述语言（HDL）之一，主要用于硬件设计和仿真。

它于1984年由一家名为Gateway Design Automation的公司开发，并于1985年推出。

Verilog以其简单易学的语法和强大的功能而闻名于世。

本简易教程将向您介绍Verilog的基本语法和常用结构。

它包括模块化设计，数据类型，运算符，条件语句，循环语句和时序建模等内容。

首先，让我们先来了解Verilog中的模块化设计。

在Verilog中，设计是通过定义和连接模块来完成的。

每个模块由输入输出端口和内部逻辑组成。

以下是一个简单的Verilog模块的例子：```module adder(input [3:0] A, B, output [3:0] sum);assign sum = A + B;endmodule```上述代码定义了一个名为adder的模块，它具有两个输入端口A和B，以及一个输出端口sum。

内部逻辑通过assign语句实现，将输入端口A和B相加，并将结果赋值给输出端口sum。

接下来，让我们了解Verilog中的数据类型和运算符。

Verilog支持多种数据类型，包括位向量（bit vector）、整数（integer）、浮点数（real）等。

其中，位向量是最常用的数据类型。

以下是两个位向量相加的例子：```module adder(input [3:0] A, B, output [3:0] sum);assign sum = A + B;endmodule```在这个例子中，输入端口A和B都是4位的位向量，输出端口sum也是4位的位向量。

通过使用+运算符，我们可以对这两个位向量进行相加操作，并将结果赋值给输出端口sum。

除了基本的数据类型和运算符，Verilog还提供了丰富的条件和循环语句。

条件语句允许您在程序中根据一些条件执行不同的操作。

以下是一个简单的条件语句的例子：```beginif (A == B)equal = 1;elseequal = 0;endendmodule```在这个例子中，我们使用了always块来定义一个连续的行为。

verilog教程Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于设计和描述数字电路。

它是一种事件驱动的语言，可以用来描述时序逻辑和组合逻辑。

Verilog可以用于设计和验证各种数字电路，从简单的门电路到复杂的处理器和系统。

Verilog的语法和结构与C语言相似，它由模块、端口、信号和行为描述组成。

Verilog中的模块是模块化设计的基本单元，可以将模块集成到更大的设计中。

模块可以具有输入端口、输出端口和内部信号。

输入和输出端口用于与其他模块进行通信，而内部信号用于在模块内部传递和保存数据。

Verilog的行为描述方式包括并行块和顺序块。

并行块表示同时执行的代码，而顺序块表示按顺序执行的代码。

Verilog中的并行块使用关键字"always @(posedge clock)"来表示，其中的代码只在时钟上升沿触发时执行。

顺序块使用关键字"always @(*)"来表示，其中的代码在输入信号变化时立即执行。

在Verilog中，可以使用各种逻辑运算符，如AND、OR、NOT和XOR，来实现组合逻辑。

此外，还可以使用各种触发器和寄存器类型，如D触发器和JK触发器，来实现时序逻辑。

通过将组合逻辑和时序逻辑结合起来，可以实现复杂的数字电路。

Verilog的仿真可以使用各种工具，如ModelSim和Vivado，来验证设计的正确性。

仿真可以通过将输入信号施加到设计中，然后观察输出信号的变化来进行。

如果输出信号与预期的结果一致，那么设计就是正确的。

在Verilog中，还可以使用分层设计的概念来实现模块的结构化和组织。

通过使用层次化模块，可以将设计划分为更小的模块，并将它们组合在一起以实现更大的系统。

尽管Verilog的学习曲线可能有点陡峭，但它是数字电路设计中最常用和最强大的工具之一。

通过掌握Verilog，您可以实现自己的数字电路设计，并进行验证和测试。

总之，Verilog是一种用于设计和描述数字电路的硬件描述语言。