verilog 类 实例

verilog语法实例学习（1）本⽂档中通过verilog实例来学习verilog语法。

Verilog是⼀种硬件描述语⾔，它具有并发性和时序性。

并发性是指不同硬件模块的同时操作，时序性是指信号的赋值或操作在时钟的边沿进⾏。

由于作者本⾝也是⼀个初学者，所以尽量⽤简单明了的例⼦介绍Verilog语法。

Verilog代码中的注释和c++语⾔相同，分为短注释(//)和长注释(/* … */)。

短注释通常放在每⾏代码的后⾯或上⾯，⽤来注释这⾏代码的功能。

长注释⼀般在module的开始处，⽤来说明模块的功能。

⽐如下⾯四位全加器代码中的注释。

/*通过实例化全加器模块实现四位加法的功能。

输⼊：cin，进位x, y 被加数和加数s 和cout 进位*/module adder4(cin, x, y,s,cout);input cin;input [3:0] x;input [3:0] y;output [3:0] s;output cout;wire [3:1] c; //内部线⽹类型信号c，⽤来存储串⾏进位fulladd stage0(.cin(cin),.x(x[0]),.y(y[0]),.s(s[0]),.cout(c[1]));fulladd stage1(.cin(c[1]),.x(x[1]),.y(y[1]),.s(s[1]),.cout(c[2]));fulladd stage2(.cin(c[2]),.x(x[2]),.y(y[2]),.s(s[2]),.cout(c[3]));fulladd stage3(.cin(c[3]),.x(x[3]),.y(y[3]),.s(s[3]),.cout(cout));endmoduleVerilog中，电路⾥⾯的⼀个信号就代表⼀个特定类型的线⽹(net)或变量。

这⾥线⽹指的两个或更多电路结点的相互连接。

⼀个线⽹或变量的声明格式如下：type [range] signal_name{,signal_name};⽅括号中range（范围）是可选的，如果没有指定范围，默认情况下表⽰该信号是标量，是只有⼀位的单位信号。

Verilog HDL 之直流电机PWM控制一、实验前知识准备在上一篇中总结了步进电机的控制，这次我将学习一下直流电机的控制，首先，我们简要了解下步进电机和直流电机的区别。

（1）步进电机是以步阶方式分段移动，直流电机通常采用连续移动的控制方式。

（2）步进电机采用直接控制方式，它的主要命令和控制变量都是步阶位置；直流电机则是以电机电压为控制变量，以位置或速度为命令变量。

（3）直流电机需要反馈控制系统，他会以间接方式控制电机位置。

步进电机系统多半以“开环方式”进行操作。

1、什么是直流电机输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。

当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

2、什么是PWMPWM（脉冲宽度调制）是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

3、开发平台中直流电机驱动的实现开发板中的直流电机的驱动部分如图1.1所示。

利用FPGA设计一个0、1组成的双极性PWM发生器。

图1.1 直流电机的驱动部电路二、实验平台Quartus II 7.2 集成开发环境、SOPC-MBoard板、ByteBlaster II 下载电缆三、实验目标1、了解直流电机PWM的控制方法。

2、具有调速功能。

四、实验实现详细实现步骤请参考【连载】FPGA Verilog HDL 系列实例--------8-3编码器1、在设计文件中输入Verilog代码。

66 endmodule2、分析思考：（1）如何控制顺时针转和逆时针转？（2）速度的大小如何控制的？第38行~第53行：由2个引脚控制生成双极性PWM发生器。

结论：（1）以MA_r[0]为准，当状态0的时间大于状态1的时间时，电机逆时针转动；反之，电机顺时针转动。

verilog模块例化实例以下是一个Verilog模块的实例化示例：假设有一个简单的4位加法器模块（add4）, 输入包括两个4位数（a和b），输出为一个5位数（sum）。

现在我们希望实例化这个模块来构建一个8位的加法器。

module add4 (input [3:0] a,input [3:0] b,output [4:0] sum);assign sum = a + b;endmodule现在，我们可以在一个顶层模块中实例化这个add4模块，并将其连接起来。

module top_module (input [7:0] a,input [7:0] b,output [8:0] sum);wire [3:0] a_part;wire [3:0] b_part;wire [4:0] sum_part;// 实例化add4模块，并将连接输入和输出add4 add4_1 (.a(a[3:0]), .b(b[3:0]), .sum(sum_part[3:0]));add4 add4_2 (.a(a[7:4]), .b(b[7:4]), .sum(sum_part[7:4]));// 连接add4模块的输出assign sum = {sum_part[7:4], sum_part[3:0]};endmodule在顶层模块中，我们首先定义了一些中间信号（a_part，b_part和sum_part），它们用于连接不同的add4模块。

然后，我们实例化了两个add4模块（add4_1和add4_2），并将它们的输入和输出连接起来。

最后，我们通过连接sum_part的高4位和低4位，得到了最终的8位和。

Verilog的135个经典设计实例1、立即数放大器：立即数放大器是一种用于将输入电平放大到更高电平的电路，它可以实现任意输入到输出的映射，并且可以在Verilog中使用。

立即数放大器的Verilog实现如下：module immedamp(in, out);input in;output out;reg [3:0] immed;assign out = immed[3];begincase (in)4'b0000: immed = 4'b1000;4'b0001: immed = 4'b1001;4'b0010: immed = 4'b1010;4'b0011: immed = 4'b1011;4'b0100: immed = 4'b1100;4'b0101: immed = 4'b1101;4'b0110: immed = 4'b1110;4'b0111: immed = 4'b1111;4'b1000: immed = 4'b1000;4'b1001: immed = 4'b1001;4'b1010: immed = 4'b1010;4'b1011: immed = 4'b1011;4'b1100: immed = 4'b1100;4'b1101: immed = 4'b1101;4'b1110: immed = 4'b1110;4'b1111: immed = 4'b1111;endcaseendendmodule2、多路复用器：多路复用器是一种用于将多个输入选择转换为单个输出的电路，它可以实现由多种方式选择的输出，并可以使用Verilog实现。

module adder4(cout,sum,ina,inb,cin);output[3:0] sum;output cout;input[3:0] ina,inb;input cin;assign {cout,sum}=ina+inb+cin;endmodule【例3.2】4位计数器module count4(out,reset,clk);output[3:0] out;input reset,clk;reg[3:0] out;always @(posedge clk)beginif (reset) out<=0; //同步复位else out<=out+1; //计数endendmodule【例3.3】4位全加器的仿真程序`timescale 1ns/1ns`include "adder4.v"module adder_tp; //测试模块的名字reg[3:0] a,b; //测试输入信号定义为reg型reg cin;wire[3:0] sum; //测试输出信号定义为wire型wire cout;integer i,j;adder4 adder(sum,cout,a,b,cin); //调用测试对象always #5 cin=~cin; //设定cin的取值initialbegina=0;b=0;cin=0;for(i=1;i<16;i=i+1)#10 a=i; //设定a的取值endinitialbeginfor(j=1;j<16;j=j+1)#10 b=j; //设定b的取值endinitial//定义结果显示格式begin$monitor($time,,,"%d + %d + %b={%b,%d}",a,b,cin,cout,sum);#160 $finish;endendmodule【例3.4】4位计数器的仿真程序`timescale 1ns/1ns`include "count4.v"module coun4_tp;reg clk,reset; //测试输入信号定义为reg型wire[3:0] out; //测试输出信号定义为wire型parameter DELY=100;count4 mycount(out,reset,clk); //调用测试对象always #(DELY/2) clk = ~clk; //产生时钟波形initialbegin//激励信号定义clk =0; reset=0;#DELY reset=1;#DELY reset=0;#(DELY*20) $finish;end//定义结果显示格式initial $monitor($time,,,"clk=%d reset=%d out=%d", clk, reset,out); endmodule【例3.5】“与-或-非”门电路module AOI(A,B,C,D,F); //模块名为AOI(端口列表A，B，C，D，F) input A,B,C,D; //模块的输入端口为A，B，C，Doutput F; //模块的输出端口为Fwire A,B,C,D,F; //定义信号的数据类型assign F= ~((A&B)|(C&D)); //逻辑功能描述endmodule【例5.1】用case语句描述的4选1数据选择器module mux4_1(out,in0,in1,in2,in3,sel);output out;input in0,in1,in2,in3;input[1:0] sel;reg out;always @(in0 or in1 or in2 or in3 or sel) //敏感信号列表case(sel)2'b00: out=in0;2'b01: out=in1;2'b10: out=in2;2'b11: out=in3;default: out=2'bx;endcaseendmodule【例5.2】同步置数、同步清零的计数器module count(out,data,load,reset,clk);output[7:0] out;input[7:0] data;input load,clk,reset;reg[7:0] out;always @(posedge clk) //clk上升沿触发beginif (!reset) out = 8'h00; //同步清0，低电平有效else if (load) out = data; //同步预置else out = out + 1; //计数endendmodule【例5.3】用always过程语句描述的简单算术逻辑单元`define add 3'd0`define minus 3'd1`define band 3'd2`define bor 3'd3`define bnot 3'd4module alu(out,opcode,a,b);output[7:0] out;reg[7:0] out;input[2:0] opcode; //操作码input[7:0] a,b; //操作数always@(opcode or a or b) //电平敏感的always块begincase(opcode)`add: out = a+b; //加操作`minus: out = a-b; //减操作`band: out = a&b; //求与`bor: out = a|b; //求或`bnot: out=~a; //求反default: out=8'hx; //未收到指令时，输出任意态endcaseendendmodule【例5.4】用initial过程语句对测试变量A、B、C赋值`timescale 1ns/1nsmodule test;reg A,B,C;initialbeginA = 0;B = 1;C = 0;#50 A = 1; B = 0;#50 A = 0; C = 1;#50 B = 1;#50 B = 0; C = 0;#50 $finish ;endendmodule【例5.5】用begin-end串行块产生信号波形`timescale 10ns/1nsmodule wave1;reg wave;parameter cycle=10;initialbeginwave=0;#(cycle/2) wave=1;#(cycle/2) wave=0;#(cycle/2) wave=1;#(cycle/2) wave=0;#(cycle/2) wave=1;#(cycle/2) $finish ;endinitial $monitor($time,,,"wave=%b",wave); endmodule【例5.6】用fork-join并行块产生信号波形`timescale 10ns/1nsmodule wave2;reg wave;parameter cycle=5;initialforkwave=0;#(cycle) wave=1;#(2*cycle) wave=0;#(3*cycle) wave=1;#(4*cycle) wave=0;#(5*cycle) wave=1;#(6*cycle) $finish;joininitial $monitor($time,,,"wave=%b",wave); endmodule【例5.7】持续赋值方式定义的2选1多路选择器module MUX21_1(out,a,b,sel);input a,b,sel;output out;assign out=(sel==0)?a:b;//持续赋值，如果sel为0，则out=a ；否则out=b endmodule【例5.8】阻塞赋值方式定义的2选1多路选择器module MUX21_2(out,a,b,sel);input a,b,sel;output out;reg out;always@(a or b or sel)beginif(sel==0) out=a; //阻塞赋值else out=b;endendmodule【例5.9】非阻塞赋值module non_block(c,b,a,clk);output c,b;input clk,a;reg c,b;always @(posedge clk)beginb<=a;c<=b;endendmodule【例5.10】阻塞赋值module block(c,b,a,clk);output c,b;input clk,a;reg c,b;always @(posedge clk)beginb=a;c=b;endendmodule【例5.11】模为60的BCD码加法计数器module count60(qout,cout,data,load,cin,reset,clk);output[7:0] qout;output cout;input[7:0] data;input load,cin,clk,reset;reg[7:0] qout;always @(posedge clk) //clk上升沿时刻计数if (reset) qout<=0; //同步复位else if(load) qout<=data; //同步置数else if(cin)beginif(qout[3:0]==9) //低位是否为9，是则beginqout[3:0]<=0; //回0，并判断高位是否为5if (qout[7:4]==5) qout[7:4]<=0;elseqout[7:4]<=qout[7:4]+1; //高位不为5，则加1endelse//低位不为9，则加1qout[3:0]<=qout[3:0]+1;endendassign cout=((qout==8'h59)&cin)?1:0; //产生进位输出信号endmodule【例5.12】BCD码—七段数码管显示译码器module decode4_7(decodeout,indec);output[6:0] decodeout;input[3:0] indec;reg[6:0] decodeout;always @(indec)begincase(indec) //用case语句进行译码4'd0:decodeout=7'b1111110;4'd1:decodeout=7'b0110000;4'd2:decodeout=7'b1101101;4'd3:decodeout=7'b1111001;4'd4:decodeout=7'b0110011;4'd5:decodeout=7'b1011011;4'd6:decodeout=7'b1011111;4'd7:decodeout=7'b1110000;4'd8:decodeout=7'b1111111;4'd9:decodeout=7'b1111011;default: decodeout=7'bx;endcaseend【例5.13】用casez描述的数据选择器module mux_casez(out,a,b,c,d,select); output out;input a,b,c,d;input[3:0] select;reg out;always @(select or a or b or c or d) begincasez(select)4'b???1: out = a;4'b??1?: out = b;4'b?1??: out = c;4'b1???: out = d;endcaseendendmodule【例5.14】隐含锁存器举例module buried_ff(c,b,a);output c;input b,a;reg c;always @(a or b)beginif((b==1)&&(a==1)) c=a&b;endendmodule【例5.15】用for语句描述的七人投票表决器module voter7(pass,vote);output pass;input[6:0] vote;reg[2:0] sum;integer i;reg pass;always @(vote)beginsum=0;for(i=0;i<=6;i=i+1) //for语句if(vote[i]) sum=sum+1;if(sum[2]) pass=1; //若超过4人赞成，则pass=1else pass=0;endendmodule【例5.16】用for语句实现2个8位数相乘module mult_for(outcome,a,b);parameter size=8;input[size:1] a,b; //两个操作数output[2*size:1] outcome; //结果reg[2*size:1] outcome;integer i;always @(a or b)beginoutcome=0;for(i=1; i<=size; i=i+1) //for语句if(b[i]) outcome=outcome +(a << (i-1));endendmodule【例5.17】用repeat实现8位二进制数的乘法module mult_repeat(outcome,a,b);parameter size=8;input[size:1] a,b;output[2*size:1] outcome;reg[2*size:1] temp_a,outcome;reg[size:1] temp_b;always @(a or b)beginoutcome=0;temp_a=a;temp_b=b;repeat(size) //repeat语句，size为循环次数beginif(temp_b[1]) //如果temp_b的最低位为1，就执行下面的加法outcome=outcome+temp_a;temp_a=temp_a<<1; //操作数a左移一位temp_b=temp_b>>1; //操作数b右移一位endendendmodule【例5.18】同一循环的不同实现方式module loop1; //方式1integer i;initialfor(i=0;i<4;i=i+1) //for语句begin$display(“i=%h”,i);endendmodulemodule loop2; //方式2integer i;initial begini=0;while(i<4) //while语句begin$display ("i=%h",i);i=i+1;endendendmodulemodule loop3; //方式3integer i;initial begini=0;repeat(4) //repeat语句begin$display ("i=%h",i);i=i+1;endendendmodule【例5.19】使用了`include语句的16位加法器`include "adder.v"module adder16(cout,sum,a,b,cin);output cout;parameter my_size=16;output[my_size-1:0] sum;input[my_size-1:0] a,b;input cin;adder my_adder(cout,sum,a,b,cin); //调用adder模块endmodule//下面是adder模块代码module adder(cout,sum,a,b,cin);parameter size=16;output cout;output[size-1:0] sum;input cin;input[size-1:0] a,b;assign {cout,sum}=a+b+cin;endmodule【例5.20】条件编译举例module compile(out,A,B);output out;input A,B;`ifdef add //宏名为addassign out=A+B;`elseassign out=A-B;`endifendmodule【例6.1】加法计数器中的进程module count(data,clk,reset,load,cout,qout);output cout;output[3:0] qout;reg[3:0] qout;input[3:0] data;input clk,reset,load;- 11 -always @(posedge clk) //进程1，always过程块beginif (!reset) qout= 4'h00; //同步清0，低电平有效else if (load) qout= data; //同步预置else qout=qout + 1; //加法计数endassign cout=(qout==4'hf)?1:0; //进程2，用持续赋值产生进位信号endmodule【例6.2】任务举例module alutask(code,a,b,c);input[1:0] code;input[3:0] a,b;output[4:0] c;reg[4:0] c;task my_and; //任务定义，注意无端口列表input[3:0] a,b; //a,b,out名称的作用域范围为task任务内部output[4:0] out;integer i;beginfor(i=3;i>=0;i=i-1)out[i]=a[i]&b[i]; //按位与endendtaskalways@(code or a or b)begincase(code)2'b00: my_and(a,b,c);/* 调用任务my_and，需注意端口列表的顺序应与任务定义中的一致，这里的a,b,c 分别对应任务定义中的a,b,out */2'b01: c=a|b; //或2'b10: c=a-b; //相减2'b11: c=a+b; //相加endcaseendendmodule- 12 -【例6.3】测试程序`include "alutask.v"module alu_tp;reg[3:0] a,b;reg[1:0] code;wire[4:0] c;parameter DELY = 100;alutask ADD(code,a,b,c); //调用被测试模块initial begincode=4'd0; a= 4'b0000; b= 4'b1111;#DELY code=4'd0; a= 4'b0111; b= 4'b1101;#DELY code=4'd1; a= 4'b0001; b= 4'b0011;#DELY code=4'd2; a= 4'b1001; b= 4'b0011;#DELY code=4'd3; a= 4'b0011; b= 4'b0001;#DELY code=4'd3; a= 4'b0111; b= 4'b1001;#DELY $finish;endinitial $monitor($time,,,"code=%b a=%b b=%b c=%b", code,a,b,c);endmodule【例6.4】函数function[7:0] get0;input[7:0] x;reg[7:0] count;integer i;begincount=0;for (i=0;i<=7;i=i+1)if (x[i]=1'b0) count=count+1;get0=count;endendfunction【例6.5】用函数和case语句描述的编码器（不含优先顺序）module code_83(din,dout);input[7:0] din;output[2:0] dout;- 13 -function[2:0] code; //函数定义input[7:0] din; //函数只有输入，输出为函数名本身casex (din)8'b1xxx_xxxx : code = 3'h7;8'b01xx_xxxx : code = 3'h6;8'b001x_xxxx : code = 3'h5;8'b0001_xxxx : code = 3'h4;8'b0000_1xxx : code = 3'h3;8'b0000_01xx : code = 3'h2;8'b0000_001x : code = 3'h1;8'b0000_000x : code = 3'h0;default: code = 3'hx;endcaseendfunctionassign dout = code(din) ; //函数调用endmodule【例6.6】阶乘运算函数module funct(clk,n,result,reset);output[31:0] result;input[3:0] n;input reset,clk;reg[31:0] result;always @(posedge clk) //在clk的上升沿时执行运算beginif(!reset) result<=0; //复位else beginresult <= 2 * factorial(n); //调用factorial函数endendfunction[31:0] factorial; //阶乘运算函数定义（注意无端口列表）input[3:0] opa; //函数只能定义输入端，输出端口为函数名本身reg[3:0] i;beginfactorial = opa ? 1 : 0;for(i= 2; i <= opa; i = i+1) //该句若要综合通过，opa应赋具体的数值factorial = i* factorial; //阶乘运算end- 14 -endfunctionendmodule【例6.7】测试程序`define clk_cycle 50`include "funct.v"module funct_tp;reg[3:0] n;reg reset,clk;wire[31:0] result;initial//定义激励向量beginn=0; reset=1; clk=0;for(n=0;n<=15;n=n+1)#100 n=n;endinitial $monitor($time,,,"n=%d result=%d",n,result);//定义输出显示格式always # `clk_cycle clk=~clk; //产生时钟信号funct funct_try(.clk(clk),.n(n),.result(result),.reset(reset));//调用被测试模块endmodule【例6.8】顺序执行模块1module serial1(q,a,clk);output q,a;input clk;reg q,a;always @(posedge clk)beginq=~q;a=~q;endendmodule【例6.9】顺序执行模块2module serial2(q,a,clk);output q,a;- 15 -input clk;reg q,a;always @(posedge clk)begina=~q;q=~q;endendmodule【例6.10】并行执行模块1module paral1(q,a,clk);output q,a;input clk;reg q,a;always @(posedge clk)beginq=~q;endalways @(posedge clk)begina=~q;endendmodule【例6.11】并行执行模块2module paral2(q,a,clk);output q,a;input clk;reg q,a;always @(posedge clk)begina=~q;endalways @(posedge clk)beginq=~q;endendmodule【例7.1】调用门元件实现的4选1 MUX - 16 -module mux4_1a(out,in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2);output out;input in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2;wire notcntrl1,notcntrl2,w,x,y,z;not(notcntrl1,cntrl2),(notcntrl2,cntrl2);and (w,in1,notcntrl1,notcntrl2),(x,in2,notcntrl1,cntrl2),(y,in3,cntrl1,notcntrl2),(z,in4,cntrl1,cntrl2);or (out,w,x,y,z);endmodule【例7.2】用case语句描述的4选1 MUXmodule mux4_1b(out,in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2);output out;input in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2;reg out;always@(in1 or in2 or in3 or in4 or cntrl1 or cntrl2)case({cntrl1,cntrl2})2'b00:out=in1;2'b01:out=in2;2'b10:out=in3;2'b11:out=in4;default:out=2'bx;endcaseendmodule【例7.3】行为描述方式实现的4位计数器module count4(clk,clr,out);input clk,clr;output[3:0] out;reg[3:0] out;always @(posedge clk or posedge clr)beginif (clr) out<=0;else out<=out+1;endendmodule- 17 -【例7.4】数据流方式描述的4选1 MUXmodule mux4_1c(out,in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2);output out;input in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2;assign out=(in1 & ~cntrl1 & ~cntrl2)|(in2 & ~cntrl1 & cntrl2)| (in3 & cntrl1 & ~cntrl2)|(in4 & cntrl1 & cntrl2);endmodule【例7.5】用条件运算符描述的4选1 MUXmodule mux4_1d(out,in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2);output out;input in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2;assign out=cntrl1 ? (cntrl2 ? in4:in3):(cntrl2 ? in2:in1);endmodule【例7.6】门级结构描述的2选1MUXmodule mux2_1a(out,a,b,sel);output out;input a,b,sel;not (sel_,sel);and(a1,a,sel_),(a2,b,sel);or (out,a1,a2);endmodule【例7.7】行为描述的2选1MUXmodule mux2_1b(out,a,b,sel);output out;input a,b,sel;reg out;always @(a or b or sel)beginif(sel) out = b;else out = a;endendmodule【例7.8】数据流描述的2选1MUXmodule MUX2_1c(out,a,b,sel);output out;- 18 -input a,b,sel;assign out = sel ? b : a;endmodule【例7.9】调用门元件实现的1位半加器module half_add1(a,b,sum,cout);input a,b;output sum,cout;and(cout,a,b);xor(sum,a,b);endmodule【例7.10】数据流方式描述的1位半加器module half_add2(a,b,sum,cout);input a,b;output sum,cout;assign sum=a^b;assign cout=a&b;endmodule【例7.11】采用行为描述的1位半加器module half_add3(a,b,sum,cout);input a,b;output sum,cout;reg sum,cout;always @(a or b)begincase ({a,b}) //真值表描述2'b00: begin sum=0; cout=0; end2'b01: begin sum=1; cout=0; end2'b10: begin sum=1; cout=0; end2'b11: begin sum=0; cout=1; endendcaseendendmodule【例7.12】采用行为描述的1位半加器module half_add4(a,b,sum,cout);input a,b;output sum,cout;- 19 -reg sum,cout;always @(a or b)beginsum= a^b;cout=a&b;endendmodule【例7.13】调用门元件实现的1位全加器module full_add1(a,b,cin,sum,cout);input a,b,cin;output sum,cout;wire s1,m1,m2,m3;and (m1,a,b),(m2,b,cin),(m3,a,cin);xor(s1,a,b),(sum,s1,cin);or(cout,m1,m2,m3);endmodule【例7.14】数据流描述的1位全加器module full_add2(a,b,cin,sum,cout);input a,b,cin;output sum,cout;assign sum = a ^ b ^ cin;assign cout = (a & b)|(b & cin)|(cin & a);endmodule【例7.15】1位全加器module full_add3(a,b,cin,sum,cout);input a,b,cin;output sum,cout;assign {cout,sum}=a+b+cin;endmodule【例7.16】行为描述的1位全加器module full_add4(a,b,cin,sum,cout);input a,b,cin;output sum,cout;- 20 -reg sum,cout; //在always块中被赋值的变量应定义为reg型reg m1,m2,m3;always @(a or b or cin)beginsum = (a ^ b) ^ cin;m1 = a & b;m2 = b & cin;m3 = a & cin;cout = (m1|m2)|m3;endendmodule【例7.17】混合描述的1位全加器　module full_add5(a,b,cin,sum,cout);input a,b,cin;output sum,cout;reg cout,m1,m2,m3; //在always块中被赋值的变量应定义为reg型wire s1;xor x1(s1,a,b); //调用门元件always @(a or b or cin) //always块语句beginm1 = a & b;m2 = b & cin;m3 = a & cin;cout = (m1| m2) | m3;endassign sum = s1 ^ cin; //assign持续赋值语句endmodule【例7.18】结构描述的4位级连全加器　`include "full_add1.v"module add4_1(sum,cout,a,b,cin);output[3:0] sum;output cout;input[3:0] a,b;input cin;full_add1 f0(a[0],b[0],cin,sum[0],cin1); //级连描述full_add1 f1(a[1],b[1],cin1,sum[1],cin2);full_add1 f2(a[2],b[2],cin2,sum[2],cin3);- 21 -full_add1 f3(a[3],b[3],cin3,sum[3],cout);endmodule【例7.19】数据流描述的4位全加器module add4_2(cout,sum,a,b,cin);output[3:0] sum;output cout;input[3:0] a,b;input cin;assign {cout,sum}=a+b+cin;endmodule【例7.20】行为描述的4位全加器module add4_3(cout,sum,a,b,cin);output[3:0] sum;output cout;input[3:0] a,b;input cin;reg[3:0] sum;reg cout;always @(a or b or cin)begin{cout,sum}=a+b+cin;endendmodule【例8.1】$time与$realtime的区别`timescale 10ns/1nsmodule time_dif;reg ts;parameter delay=2.6;initialbegin#delay ts=1;#delay ts=0;#delay ts=1;#delay ts=0;endinitial $monitor($time,,,"ts=%b",ts); //使用函数$time - 22 -endmodule【例8.2】$random函数的使用`timescale 10ns/1nsmodule random_tp;integer data;integer i;parameter delay=10;initial $monitor($time,,,"data=%b",data);initial beginfor(i=0; i<=100; i=i+1)#delay data=$random; //每次产生一个随机数endendmodule【例8.3】1位全加器进位输出UDP元件primitive carry_udp(cout,cin,a,b);input cin,a,b;output cout;table//cin a b : cout //真值表0 0 0 : 0;0 1 0 : 0;0 0 1 : 0;0 1 1 : 1;1 0 0 : 0;1 0 1 : 1;1 1 0 : 1;1 1 1 : 1;endtableendprimitive【例8.4】包含x态输入的1位全加器进位输出UDP元件primitive carry_udpx1(cout,cin,a,b);input cin,a,b;output cout;table// cin a b : cout //真值表0 0 0 : 0;- 23 -0 1 0 : 0;0 0 1 : 0;0 1 1 : 1;1 0 0 : 0;1 0 1 : 1;1 1 0 : 1;1 1 1 : 1;0 0 x : 0; //只要有两个输入为0，则进位输出肯定为00 x 0 : 0;x 0 0 : 0;1 1 x : 1; //只要有两个输入为1，则进位输出肯定为11 x 1 : 1;x 1 1 : 1;endtableendprimitive【例8.5】用简缩符“？”表述的1位全加器进位输出UDP元件primitive carry_udpx2(cout,cin,a,b);input cin,a,b;output cout;table// cin a b : cout //真值表? 0 0 : 0; //只要有两个输入为0，则进位输出肯定为00 ? 0 : 0;0 0 ? : 0;? 1 1 : 1; //只要有两个输入为1，则进位输出肯定为11 ? 1 : 1;1 1 ? : 1;endtableendprimitive【例8.6】3选1多路选择器UDP元件primitive mux31(Y,in0,in1,in2,s2,s1);input in0,in1,in2,s2,s1;output Y;table//in0 in1 in2 s2 s1 : Y0 ? ? 0 0 : 0; //当s2s1=00时，Y=in01 ? ? 0 0 : 1;? 0 ? 0 1 : 0; //当s2s1=01时，Y=in1- 24 -? 1 ? 0 1 : 1;? ? 0 1 ? : 0; //当s2s1=1？时，Y=in2? ? 1 1 ? : 1;0 0 ? 0 ? : 0;1 1 ? 0 ? : 1;0 ? 0 ? 0 : 0;1 ? 1 ? 0 : 1;? 0 0 ? 1 : 0;? 1 1 ? 1 : 1;endtableendprimitive【例8.7】电平敏感的1位数据锁存器UDP元件primitive latch(Q,clk,reset,D);input clk,reset,D;output Q;reg Q;initial Q = 1'b1; //初始化table// clk reset D : state : Q? 1 ? : ? : 0 ; //reset=1，则不管其他端口为什么值，输出都为00 0 0 : ? : 0 ; //clk=0，锁存器把D端的输入值输出0 0 1 : ? : 1 ;1 0 ? : ? : - ; //clk=1，锁存器的输出保持原值，用符号“-”表示endtableendprimitive【例8.8】上升沿触发的D触发器UDP元件primitive DFF(Q,D,clk);output Q;input D,clk;reg Q;table//clk D : state : Q(01) 0 : ? : 0; //上升沿到来，输出Q=D(01) 1 : ? : 1;(0x) 1 : 1 : 1;(0x) 0 : 0 : 0;(?0) ? : ? : -; //没有上升沿到来，输出Q保持原值? (??) : ? : - ; //时钟不变，输出也不变- 25 -endprimitive【例8.9】带异步置1和异步清零的上升沿触发的D触发器UDP元件primitive DFF_UDP(Q,D,clk,clr,set);output Q;input D,clk,clr,set;reg Q;table// clk D clr s et : state : Q(01) 1 0 0 : ? : 0;(01) 1 0 x : ? : 0;? ? 0 x : 0 : 0;(01) 0 0 0 : ? : 1;(01) 0 x 0 : ? : 1;? ? x 0 : 1 : 1;(x1) 1 0 0 : 0 : 0;(x1) 0 0 0 : 1 : 1;(0x) 1 0 0 : 0 : 0;(0x) 0 0 0 : 1 : 1;? ? 1 ? : ? : 1; //异步复位? ? 0 1 : ? : 0; //异步置1n ? 0 0 : ? : -;? * ? ? : ? : -;? ? (?0) ? : ? : -;? ? ? (?0): ? : -;? ? ? ? : ? : x;endtableendprimitive【例8.12】延迟定义块举例module delay(out,a,b,c);output out;input a,b,c;and a1(n1,a,b);or o1(out,c,n1);specify(a=>out)=2;(b=>out)=3;(c=>out)=1;- 26 -endmodule【例8.13】激励波形的描述'timescale 1ns/1nsmodule test1;reg A,B,C;initialbegin//激励波形描述A = 0;B = 1;C = 0;#100 C = 1;#100 A = 1; B = 0;#100 A = 0;#100 C = 0;#100 $finish;endinitial $monitor($time,,,"A=%d B=%d C=%d",A,B,C); //显示endmodule【例8.15】用always过程块产生两个时钟信号module test2;reg clk1,clk2;parameter CYCLE = 100;alwaysbegin{clk1,clk2} = 2'b10;#(CYCLE/4) {clk1,clk2} = 2'b01;#(CYCLE/4) {clk1,clk2} = 2'b11;#(CYCLE/4) {clk1,clk2} = 2'b00;#(CYCLE/4) {clk1,clk2} = 2'b10;endinitial $monitor($time,,,"clk1=%b clk2=%b",clk1,clk2);endmodule【例8.17】存储器在仿真程序中的应用module ROM(addr,data,oe);output[7:0] data; //数据信号input[14:0] addr; //地址信号input oe; //读使能信号，低电平有效- 27 -reg[7:0] mem[0:255]; //存储器定义parameter DELAY = 100;assign #DELAY data=(oe==0) ? mem[addr] : 8'hzz;initial $readmemh("rom.hex",mem); //从文件中读入数据endmodule【例8.18】8位乘法器的仿真程序`timescale 10ns/1nsmodule mult_tp; //测试模块的名字reg[7:0] a,b; //测试输入信号定义为reg型wire [15:0] out; //测试输出信号定义为wire型integer i,j;mult8 m1(out,a,b); //调用测试对象//激励波形设定initialbegina=0;b=0;for(i=1;i<255;i=i+1)#10 a=i;endinitialbeginfor(j=1;j<255;j=j+1)#10 b=j;endinitial//定义结果显示格式begin$monitor($time,,,"%d * %d= %d",a,b,out);#2560 $finish;endendmodulemodule mult8(out, a, b); //8位乘法器源代码parameter size=8;input[size:1] a,b; //两个操作数output[2*size:1] out; //结果assign out=a*b; //乘法运算符- 28 -endmodule【例8.19】8位加法器的仿真程序`timescale 1ns/1nsmodule add8_tp; //仿真模块无端口列表reg[7:0] A,B; //输入激励信号定义为reg型reg cin;wire[7:0] SUM; //输出信号定义为wire型wire cout;parameter DELY = 100;add8 AD1(SUM,cout,A,B,cin); //调用测试对象initial begin//激励波形设定A= 8'd0; B= 8'd0; cin=1'b0;#DELY A= 8'd100; B= 8'd200; cin=1'b1;#DELY A= 8'd200; B= 8'd88;#DELY A= 8'd210; B= 8'd18; cin=1'b0;#DELY A= 8'd12; B= 8'd12;#DELY A= 8'd100; B= 8'd154;#DELY A= 8'd255; B= 8'd255; cin=1'b1;#DELY $finish;end//输出格式定义initial $monitor($time,,,"%d + %d + %b = {%b, %d}",A,B,cin,cout,SUM); endmodulemodule add8(SUM,cout,A,B,cin); //待测试的8位加法器模块output[7:0] SUM;output cout;input[7:0] A,B;input cin;assign {cout,SUM}=A+B+cin;endmodule【例8.20】2选1多路选择器的仿真`timescale 1ns/1nsmodule mux_tp;reg a,b,sel;wire out;- 29 -MUX2_1 m1(out,a,b,sel); //调用待测试模块initialbegina=1'b0; b=1'b0; sel=1'b0;#5 sel=1'b1;#5 a=1'b1; s el=1'b0;#5 sel=1'b1;#5 a=1'b0; b=1'b1; sel=1'b0;#5 sel=1'b1;#5 a=1'b1; b=1'b1; sel=1'b0;#5 sel=1'b1;endinitial $monitor($time,,,"a=%b b=%b sel=%b out=%b",a,b,sel,out);endmodulemodule MUX2_1(out,a,b,sel); //待测试的2选1MUX模块input a,b,sel;output out;not #(0.4,0.3) (sel_,sel); //#(0.4,0.3)为门延时and #(0.7,0.6) (a1,a,sel_);and #(0.7,0.6) (a2,b,sel);or #(0.7,0.6) (out,a1,a2);endmodule【例8.21】8位计数器的仿真`timescale 10ns/1nsmodule count8_tp;reg clk,reset; //输入激励信号定义为reg型wire[7:0] qout; //输出信号定义为wire型parameter DELY=100;counter C1(qout,reset,clk); //调用测试对象always #(DELY/2) clk = ~clk; //产生时钟波形initialbegin//激励波形定义clk =0; reset=0;- 30 -#DELY reset=1;#DELY reset=0;#(DELY*300) $finish;end//结果显示initial $monitor($time,,,"clk=%d reset=%d qout=%d",clk,reset,qout); endmodulemodule counter(qout,reset,clk); //待测试的8位计数器模块output[7:0] qout;input clk,reset;reg[7:0] qout;always @(posedge clk)begin if (reset) qout<=0;else qout<=qout+1;endendmodule【例9.1】基本门电路的几种描述方法（1）门级结构描述module gate1(F,A,B,C,D);input A,B,C,D;output F;nand(F1,A,B); //调用门元件and(F2,B,C,D);or(F,F1,F2);endmodule（2）数据流描述module gate2(F,A,B,C,D);input A,B,C,D;output F;assign F=(A&B)|(B&C&D); //assign持续赋值endmodule（3）行为描述module gate3(F,A,B,C,D);input A,B,C,D;output F;- 31 -reg F;always @(A or B or C or D) //过程赋值beginF=(A&B)|(B&C&D);endendmodule【例9.2】用bufif1关键字描述的三态门module tri_1(in,en,out);input in,en;output out;tri out;bufif1 b1(out,in,en); //注意三态门端口的排列顺序endmodule【例9.3】用assign语句描述的三态门module tri_2(out,in,en);output out;input in,en;assign out = en ? in : 'bz;//若en=1，则out=in；若en=0，则out为高阻态endmodule【例9.4】三态双向驱动器module bidir(tri_inout,out,in,en,b);inout tri_inout;output out;input in,en,b;assign tri_inout = en ? in : 'bz;assign out = tri_inout ^ b;endmodule【例9.5】三态双向驱动器module bidir2(bidir,en,clk);inout[7:0] bidir;input en,clk;reg[7:0] temp;assign bidir= en ? temp : 8'bz;always @(posedge clk)begin- 32 -if(en) temp=bidir;else temp=temp+1;endendmodule【例9.6】3-8译码器module decoder_38(out,in);output[7:0] out;input[2:0] in;reg[7:0] out;always @(in)begincase(in)3'd0: out=8'b11111110;3'd1: out=8'b11111101;3'd2: out=8'b11111011;3'd3: out=8'b11110111;3'd4: out=8'b11101111;3'd5: out=8'b11011111;3'd6: out=8'b10111111;3'd7: out=8'b01111111;endcaseendendmodule【例9.7】8-3优先编码器module encoder8_3(none_on,outcode,a,b,c,d,e,f,g,h);output none_on;output[2:0] outcode;input a,b,c,d,e,f,g,h;reg[3:0] outtemp;assign {none_on,outcode}=outtemp;always @(a or b or c or d or e or f or g or h)beginif(h) outtemp=4'b0111;else if(g) outtemp=4'b0110;else if(f) outtemp=4'b0101;else if(e) outtemp=4'b0100;else if(d) outtemp=4'b0011;else if(c) outtemp=4'b0010;- 33 -else if(b) outtemp=4'b0001;else if(a) outtemp=4'b0000;else outtemp=4'b1000;endendmodule【例9.8】用函数定义的8-3优先编码器module code_83(din, dout);input[7:0] din;output[2:0] dout;function[2:0] code; //函数定义input[7:0] din; //函数只有输入端口，输出为函数名本身if (din[7]) code = 3'd7;else if (din[6]) code = 3'd6;else if (din[5]) code = 3'd5;else if (din[4]) code = 3'd4;else if (din[3]) code = 3'd3;else if (din[2]) code = 3'd2;else if (din[1]) code = 3'd1;else code = 3'd0;endfunctionassign dout = code(din); //函数调用endmodule【例9.9】七段数码管译码器module decode47(a,b,c,d,e,f,g,D3,D2,D1,D0);output a,b,c,d,e,f,g;input D3,D2,D1,D0; //输入的4位BCD码reg a,b,c,d,e,f,g;always @(D3 or D2 or D1 or D0)begincase({D3,D2,D1,D0}) //用case语句进行译码4'd0: {a,b,c,d,e,f,g}=7'b1111110;4'd1: {a,b,c,d,e,f,g}=7'b0110000;4'd2: {a,b,c,d,e,f,g}=7'b1101101;4'd3: {a,b,c,d,e,f,g}=7'b1111001;4'd4: {a,b,c,d,e,f,g}=7'b0110011;4'd5: {a,b,c,d,e,f,g}=7'b1011011;- 34 -。

基于Quartus2的Verilog 实例详解说明：该例程分两部分：第一部分主要是通过一个半加器的实验来演示Quartus2软件的基本用法，从而使入门者很快上手。

第二部分主要是VerilogHDL 的实例，其中每个程序都是已经调试通过的，尤其是后边的数字钟、频率计等都有已经建好的工程，若将其下到实验箱就可以直接观察效果。

由于水平有限，纰漏之处还请指正！第一部分半加器的实现1、打开Quartus2软件如下图所示：图1—1Quartus II 软件图形用户界面我们首先简单了解一下各部分的作用：菜单栏工程栏资源管理窗编译状态显示窗信息显示窗标题栏：显示当前工程的路径和程序的名称。

菜单栏：主要包括文件（File）、编辑（Edit）、视图（View）、工程（Project）、资源分配（Assignments）、操作（Processing）、工具（Tools）、窗口（Window）、和帮助（Help）、9个下拉菜单组成。

工具栏：包含常用命令的快捷图标。

资源管理窗：显示当前工程中所有相关的文件。

工程工作区：对不同的工程文件进行各种操作。

编译状态显示窗：显示模块综合、布局布线过程和时间。

信息显示窗：显示软件综合、布局布线过程中的信息。

下面我们通过一个半加器的实验来进一步学习：我们首先要新建一个工程，按下图进行操作单击后会出现下列的窗口，按照下图继续进行……鼠标单击，下一步保存文件路径工程名称鼠标单击，下一步鼠标单击，下一步元件系列选择具体元件选择（我们采用实验箱上的Cyclone系列的EP1C3T144C8）最后单击下一步工程建好后新建一个图形文件，File New（如下图所示）用鼠标选中，单击OK 确定后弹出如下图所示的窗口最后，单击“Finish ”图形文件编辑区双击图形文件编辑区会弹出如下图所示的对话框。

在原理图中调入与门（and2）、异或门（xor）、输入端口（input）、输出端口（output）等元件，可在“Name”的文本框中直接输入元件的名字，也可以在元件库中直接寻找，调入元件。

Cadence IC设计实验实验六 NC-Verilog Simulator实验实验目的：NC_verilog仿真器的使用，包括编译、运行和仿真。

预备工作：cp /eva01/cdsmgr/ training_IC_data/NCVlog_5_0.tarZ .tar -vxfZ NCVlog_5_0.tarZLab1。

运行一个简单的Verilog设计[1]、设置设计环境1．cd NCVlog_5_0/lab1-mux这个目录包含了用来描述一个多路选择器和其测试平台的verilog 模块。

以下是mux_test.v模块内功能模块的端口框图。

建议：如果有时间，你最好看一看各模块（module）的Verilog代码！2．创建cds.lib文件，vi cds.lib（回车）按小写”i”切换到编辑模式，在其中写入：Define lab1muxlib ./lab1-mux.lib有关vi的编辑命令，请参阅相关资料。

如”Esc”键切换到命令状态，在命令状态下，”x”是删除当前字符，”a”是在当前光标后写入，”:wq”是存盘退出，”:!q”是不保存退出。

存盘退出3．创建（库）文件夹（即目录）：mkdir lab1-mux.lib (回车)4．类似步骤1，创建hdl.var文件，在其中写入：Define WORK lab1muxlib存盘退出5．查看verilog源文件。

mux.v是2选1多路选择器MUX2_1 的门级建模源文件，mux_test.v是mux.v的测试台，包含了输入激励信号和监控程序运行的任务语句。

[2]、编译源文件（ncvlog命令）：当前目录应为。

/你的学号/NCVlog_5_0/lab1-mux。

1．ncvlog mux.v –messages ，这条指令是编译mux.v。

2．vi hdl.var打开hdl.var文件，在其中添加：Define NCVLOGOPTS –messages 存盘退出注：用NCVLOGOPTS变量定义常用的ncvlog命令行操作，从而避免每次都敲入同样的命令行。

verilog参数例化实例Verilog参数例化实例引言：Verilog是一种硬件描述语言，广泛应用于数字电路的设计和验证。

在Verilog中，参数是一种用来定义设计中的常量的方式，可以方便地调整设计中的各种参数。

本文将以Verilog参数例化实例为主题，介绍如何使用参数实例化模块，并讨论参数的作用和优势。

一、Verilog参数的定义和用法在Verilog中，参数可以在模块定义中使用，用来定义模块中的常量。

参数的定义可以在模块的端口声明部分或模块体内进行，可以是整数、浮点数、字符串等各种类型。

参数的值在编译时确定，并且在整个设计中保持不变。

例如，我们可以定义一个参数N，用来指定模块中的某个常量的值：```verilogmodule my_module #(parameter N = 8) (input [N-1:0] data, output reg [N-1:0] result);// 模块定义体endmodule```在上述例子中，参数N的默认值为8，可以在实例化模块时进行修改。

模块中的data和result分别是输入和输出端口，宽度为N位。

二、Verilog参数例化实例的基本用法参数例化实例是指在实例化模块时，可以使用参数来指定模块中的常量值。

通过使用参数例化实例，我们可以在不修改模块定义的情况下，改变模块中的常量值，从而灵活地适应不同的设计需求。

下面以一个简单的加法器为例，演示参数例化实例的基本用法：```verilogmodule adder #(parameter N = 8) (input [N-1:0] a, input [N-1:0] b, output [N-1:0] sum);always @(*) beginsum = a + b;endendmodulemodule top;reg [N-1:0] a, b;wire [N-1:0] sum;parameter N = 8;adder #(N) my_adder(a, b, sum);endmodule```在上述例子中，我们定义了一个参数N，用来指定加法器的位宽。