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第三章VERILOG基本结构和描述方式

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第3章 Verilog设计入门

第3章 Verilog设计入门



（3）赋值符号“<=” 说明：只能用于顺序语句中

• 改错：
module mux41a (a,b,c,d,s1,s0,y) input a,b,c,d,s1,s0; output y; reg a,b,c,d; always @ * begin : mux41 case({s1,s0}) 2'b1: y=a; 2'b2: y=b; 2'b3: y=c; 2'b4: y=d; endcase endmodule

Verilog中的四种基本数值：
0：即二进制数0、低电平、逻辑0、事件为伪 的判断结果； 1：即二进制数1、高电平、逻辑1、事件为真 的判断结果； z或Z：高阻态，或高阻值，还可用“？”表示。 x或X：不确定，或未知的逻辑状态。


3．assign连续赋值语句
由assign引导的赋值语句方式也称为数据流描述方式，即当等号右侧 的驱动表达式中的任一信号发生变化时，表达式被计算一遍，赋给左 侧的目标变量；

当一个模块中有多个assign语句时，不允许有多个不同赋值表 达式，即在同一个模块中，wire型变量不允许有多个驱动源。 如果驱动表达式为高阻态，是可以允许的。

2．等式操作符
（1）当关系为真时，等式操作的结果为1，当关系为假时，结果为0； （2） ==等于操作符，两个二进制数比较必须每一位都相等，结果才为1， 否则为0，且如果其中有的位是未知值X或高阻值z都判断为假，输出0； （3）全等比较操作符===，将两个比较值当成确定的值进行比较，当表述 相同为1.

3.1.3 4选1多路选择器及其数据流描述方式
数据流描述方式：即直接用布尔逻辑表达式来描述模块的功能。
verilog的三种描述方式

verilog的三种描述方式

Verilog的三种描述方式Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于描述数字电路和系统。

它是一种高级语言，允许工程师以更高层次的抽象来描述电路，从而简化了电路设计和验证过程。

Verilog有三种主要的描述方式，分别是结构描述、行为描述和数据流描述。

本文将详细介绍这三种描述方式，并分析它们的特点和适用场景。

1. 结构描述结构描述是Verilog的一种描述方式，它通过层次结构和模块之间的连接关系来描述电路。

在结构描述中，我们可以使用模块、端口、电路连接和实例化等概念来描述电路的组成和连接方式。

结构描述类似于画出电路图，只需要关注电路的结构和连接关系，而不需要考虑电路的具体功能。

结构描述的语法如下所示：module ModuleName (input wire A, input wire B, output wire C);// 输入端口定义// 输出端口定义// 内部信号定义// 子模块实例化// 逻辑实现endmodule结构描述的特点是清晰明了，易于理解和调试。

通过模块化的设计和层次结构，可以方便地对电路进行分析和调试。

结构描述适用于需要详细描述电路结构和连接关系的场景，比如设计一个复杂的处理器或系统。

2. 行为描述行为描述是Verilog的另一种描述方式，它通过描述电路的功能和行为来实现对电路的描述。

行为描述使用类似于编程语言的语法，可以使用条件语句、循环语句和顺序语句等来描述电路的行为。

在行为描述中，我们可以直接使用Verilog的语法来描述电路的逻辑功能，而不需要关注电路的结构和连接关系。

行为描述的语法如下所示：module ModuleName (input wire A, input wire B, output wire C);// 输入端口定义// 输出端口定义// 内部信号定义// 逻辑实现always @ (A or B) begin// 行为描述endendmodule行为描述的特点是灵活性高，可以方便地实现复杂的逻辑功能。

verilog模块的结构、数据类型、变量和基本运算符

verilog模块的结构、数据类型、变量和基本运算符


e c
- 用 always 块(过程块)：
always (posedge clk or posedge clr)
begin if (clr) q<= 0; else if (en) q<= d;
end
并行和顺序逻辑关系的表示
• 如在模块中逻辑功能由下面三个语句块组成 ：
assign cs = ( a0 & ~a1 & ~a2 ) ; // -----1
module block1(a, b, —, —, — ); input —, —, —; —— d, — ; assign d = a | ( b & ~c) ; assign e = ( b & ~c );
_______
a d
b e
c
编写Verilog HDL模块的练习
• 请在下面的空格中填入适当的符号 使其成为右图的Verilog 模块 ：
– tri型:用来表示多驱动器驱动的网络型数据
reg型：寄存器类型是数据储存单元的抽象。
– 通过赋值语句可以改变寄存器储存的值，其作用与改变 触发器储存的值相当，默认值为x。在always 块内被赋值 的每一个变量必须是reg型。
wire tri reg型的定义格式相同
3.2.2 变量
变量即在程序运行过程中其值可以改变的量
x和z值: 不定值和高阻值 如：4’b10x0、4’b101z、12’dz、12’d?、
8‘h4x
3.2.1 常量
数字
负数: 位宽前加-号，内部是补码 如：-1=-32’1=32’hFFFFFFFF
• 1) 默认是32位、十进制
下划线: 仅增加可读性 如：16’b10x0_0000_0000_1111
Verilog描述方法与层次

Verilog描述方法与层次

Verilog描述⽅法与层次Verilog描述⽅法与层次Verilog语⾔有多种描述⽅法，这些⽅法也可以在多个层次上来描述硬件。

描述⽅式在上⼀篇当中已经引⼊过数据流描述、⾏为描述、结构化描述这三种描述的⽅式的概念，本篇将继续深⼊说明这三种描述⽅式。

数据流描述1.数据流：组合逻辑电路的信号传输其实就类似于数据的流动，数据从中经过但是不会存储，⼀旦输⼊改变，输出随之在⼀定的延时（Tpd）之后发⽣改变。

连续赋值语句连续赋值语句具有以下的特点：1.连续驱动：输⼊的改变将导致该语句重新计算2.只有线⽹型变量可以⽤assign赋值：仿真器中不会储存assign赋值的变量，寄存器有存储要求显然不能⽤assign赋值，只有线⽹型可以。

另外，assign语句允许多驱动即⼀个变量可以多个输⼊（实际上就是实现线与和线或），建议复习⼀下数字电路中线与和线或的实现。

3.适⽤于组合逻辑建模：若要模拟延迟可以通过 # 来加延迟4.并⾏性：assign语句同其他语句块是并发的。

以⼀个异或门为例：module FullAdder(input x,input y,input c_in,output c_out,output sum);assign sum = x^y^c_in;assign c_out = (x&y) || (x&c_in) || (y&c_in)//以上两条语句都是并发执⾏且连续赋值的。

endmodule延时任何⼀个元器件都必然存在延时，⽽在数据流描述⽅式中，我们也可以选择对其进⾏建模。

延时具体也可以分为：上升延时即输出变为1时的延时，下降延时即输出变为0的延时，关闭延时即输出变为⾼阻态的延时，以及输出变为X 即中间态的延时（通常取前⾯三种中最⼩的）。

关于延时的建模也有多种⽅法，以下是⼀个例⼦：assign #1 out = in1^in2;//`timescale 1ns/1ns输⼊到输出须1nsassign #(1,2) out1 = in1^in2;//上升延时1ns，下降延时2ns，变x和关闭取最⼩为1nsassign #(1,2,3) out2 = in1^in2;//上升1ns，下降2ns,关闭3ns，变X1nsassign #（4:5:6,3:4:5）out3 = in1^in2;//(min:typ:max)描述的时延时最⼩典型最⼤三种情况，同样第⼀个是上升，第⼆个是下降注意：连续赋值中的延时是惯性延时，即出现⼩于延时的信号（⽑刺信号）会被过虑掉。

verilog语法

verilog语法

第三章 Verilog HDL的基本语法前言Verilog HDL是一种用于数字逻辑电路设计的语言。

用Verilog HDL描述的电路设计就是该电路的Verilog HDL模型。

Verilog HDL既是一种行为描述的语言也是一种结构描述的语言。

这也就是说，既可以用电路的功能描述也可以用元器件和它们之间的连接来建立所设计电路的Verilog HDL模型。

Verilog模型可以是实际电路的不同级别的抽象。

这些抽象的级别和它们对应的模型类型共有以下五种：∙系统级(system):用高级语言结构实现设计模块的外部性能的模型。

∙算法级(algorithm):用高级语言结构实现设计算法的模型。

∙RTL级(Register Transfer Level):描述数据在寄存器之间流动和如何处理这些数据的模型。

∙门级(gate-level):描述逻辑门以及逻辑门之间的连接的模型。

∙开关级(switch-level):描述器件中三极管和储存节点以及它们之间连接的模型。

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。

Verilog HDL行为描述语言作为一种结构化和过程性的语言，其语法结构非常适合于算法级和RTL级的模型设计。

这种行为描述语言具有以下功能：∙可描述顺序执行或并行执行的程序结构。

∙用延迟表达式或事件表达式来明确地控制过程的启动时间。

∙通过命名的事件来触发其它过程里的激活行为或停止行为。

∙提供了条件、if-else、case、循环程序结构。

∙提供了可带参数且非零延续时间的任务(task)程序结构。

verilog的三种描述方式

verilog的三种描述方式

verilog的三种描述方式（最新版）目录1.引言2.Verilog 描述方式概述1.结构描述2.数据流描述3.行为描述4.混合描述3.结构描述1.门级结构描述2.模块级结构描述4.数据流描述1.逻辑关系2.持续赋值语句5.行为描述1.寄存器传输级描述2.状态机描述6.混合描述7.结论正文一、引言Verilog 是一种硬件描述语言，广泛应用于数字电路和模拟混合信号电路的设计验证。

在 Verilog 中，有多种描述方式可以实现逻辑功能，包括结构描述、数据流描述、行为描述和混合描述。

本文将对这些描述方式进行详细介绍。

二、Verilog 描述方式概述1.结构描述：通过调用逻辑原件，描述它们之间的连接来建立逻辑电路的 Verilog 模型。

这里的逻辑元件包括内置逻辑门、自主研发的已有模块、商业 IP 模块。

结构描述分为门级结构描述和模块级结构描述。

2.数据流描述：根据信号之间的逻辑关系，采用持续赋值语句描述逻辑电路的行为。

数据流描述关注信号的传输和处理过程，适用于组合逻辑电路的设计。

3.行为描述：通过描述电路的输入输出行为，以及电路内部状态的变化，来实现逻辑功能的描述。

行为描述主要包括寄存器传输级描述和状态机描述。

4.混合描述：结合结构描述、数据流描述和行为描述，实现对逻辑功能的全面描述。

混合描述可以充分利用 Verilog 的各种特性，提高描述的准确性和效率。

三、结构描述1.门级结构描述：通过实例化内置逻辑门或使用自定义模块，构建逻辑电路的结构。

例如，可以使用与门、或门、非门等逻辑门实现组合逻辑电路。

2.模块级结构描述：将具有一定功能的模块进行组合，形成复杂的逻辑电路。

模块可以是自主研发的已有模块，也可以是商业 IP 模块。

四、数据流描述1.逻辑关系：根据信号之间的逻辑关系，使用持续赋值语句进行描述。

例如，对于一个与非门，可以使用`assign #5 neg(a);`语句描述其输出信号与输入信号 a 的逻辑关系。

Verilog结构描述模块

Verilog结构描述模块


d_bus BF1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
b notif1 NT1 (out, in, ctr) ; c notif0 NT0 (addr, a_bus, sel) ; BF0
a
a_bus sel
addr NT0
in ctr
out NT1
五. Verilog HDL门级结构描述模块的设计模型
Verilog 结构描 述(门级建模) 模块基本结构
& A1 & A2 & A3 =1 X1
w1 w2 w3
module full_adder (cout, sout, a, b, cin) output cout, sout ; ≥1 cout input a, b, cin ; O1 wire w1, w2, w3 ;
sout and A1 ( w1, a, b ) , A2 ( w2, b, cin ) , A3 ( w3, a, cin ) ; or O1 ( cout, w1, w2, w3 ) ; xor X1 ( sout, a, b, cin ) ;
endmodule
三.行为描述中的 always进程 应用模板
always @ ( <敏感信号表达式> ) begin //过程赋值语句 //if-else, case, casex, casez选择语句 //for循环语句 end
一般情况下,always进程带有触发条件,这些触发条 件列在敏感信号表达式中,只有当触发条件满足时, begin-end块语句才被执行. 在一个Verilog HDL模块中可以有多个always进程, 它们是并发执行的.
三.持续赋值语句(assign语句) assign 连线型变量名 = 赋值表达式 ; 用Verilog HDL运算 符构成的合法表达式
Verilog HDL基础知识

Verilog HDL基础知识

task time tran tranif0 tranif1
tri tri0 tri1 triand trior trireg unsigned vectored wait wand weak0 weak1 while wire wor xnor xor
第3章 Verilog HDL基础知识
3.2 数 据 类 型
Verilog HDL支持两种形式的注释符：/*……*/与//。其中， /*……*/为多行注释符，用于对多行语句注释；//为单行注释符， 只对注释符所在的行有效。下面是一个使用注释符对1位加法器 进行说明的例子。
第3章 Verilog HDL基础知识
【例3-2】注释符的例子。
/* 该例利用一位加法器来说明单行注释符与多行注释符的
第3章 Verilog HDL基础知识
1. 字符串变量的声明 Verilog HDL中采用寄存器变量来存储字符串，寄存器变量的 位数要大于字符串的最大长度。需要注意的是，Verilog HDL中并 不需要特殊位来存储终止符。 【例3-6】字符串变量的声明。
reg [8*12：1] stringvar； initial
'<base_format><number> 符号“'”为基数格式表示的固有字符，该字符不能省略，否 则为非法表示形式；参数<base_format>用于说明数值采用的进制 格式；参数<number>为相应进制格式下的一串数字。这种格式未 指定位宽，其缺省值至少为32位。
第3章 Verilog HDL基础知识
第3章 Verilog HDL基础知识
module addbit (a，b，ci，sum，co)；
input
第三讲 verilog的基本语法

第三讲 verilog的基本语法

在Verilog中有两大主要数据类型：线网类型(wire)、寄存 器类型(reg)。 线网类型
包含下述不同种类的线网子类型。 wire, tri 用于连线的最常见的线网类型 wor, trior 线或 wand, triand 线与 trireg 此线网存储数值，用于电容节点的建模 tri1, tri0 用于线逻辑的建模，上拉或下拉驱动 supply0, supply1 supply0用于对“地”建模，supply1对电源建 模
如 a[1]
向量的常数型部分选择
如：a[3:1]
上述类型的任意的拼接运算结果
29
连续赋值语句举例
module F A _ D f (A, B, Cin, Sum, Cout ) ; input A, B, Cin; output Sum, Cout ; assign S u m = A ^B ^Cin; assign C o u t = (A & Cin) | (B & Cin) | (A & B) ; endmodule
8
下划线
下划线可以用来分割数的表达式以提高程序的可读 性，但不能用在位宽和进制处，只能用于具体的数字 之间 比如 16’b1010_1011_11111_000 //合法格式 8’b_0011_1011 //非法格式
9
负数
一个数字可以被定义成负数，只要在位宽表达式前 加一个减号 - 8’d5 // 合法格式 8’d-5 //非法格式
BpW和BpR电路图
31
寄存器（register）类型变量
寄存器（ 寄存器（register）类型变量 ） register 型变量能保持其值，直到它被赋于新的值。 register 型变量常用于行为建模，产生测试的激励信号。 常用行为语句结构来给寄存器类型的变量赋值。
Verilog基本语法

Verilog基本语法


”This string formats a value: val = %b”
20
格式符
%h hex %o oct %d dec %b bin %c ACSII %s string %t time
转义符
\t tab \n 换行 \\ 反斜杠 \” \<1-3 digit octal number>
18
整数和实数常量小结
整数的大小可以定义也可以不定义。整数表示为：
数字中（_ ）忽略，便于查看 没有定义大小(size)整数缺省为32位 /*特别注意*/ 缺省数基为十进制 数基(base)和数字(16进制)中的字母无大小写之分 当数值value大于指定的大小时，截去高位。如 2'b1101表示的是 2'b01
- 4. 功能定义：
assign d = a | x ; assign x = ( b & ~c ); endmodule
6
3.1.3 逻辑功能描述
两路选择器的RTL级描述1： module mux2to1 (out, a, b, sel); input a, b, sel; output out; wire out; assign out=(sel)?b:a; endmodule
13
3.2.1 术语及定义
1.空白符：空格、tabs及换行
2. 标志符(Identifier):Verilog中对象(如模块或信号)的名字 3.LSB：最低有效位(Lease significant bit) 4.MSB：最高有效位(Most significant bit)
14
3.2.2 空白符和注释
module MUX2_1 (out, a, b, sel); 单行注释 // Port declarations
verilog hdl答案

verilog hdl答案

第1章简介1.Verilog HDL是在哪一年首次被IEEE标准化的？Verilog HDL是在1995年首次被IEEE标准化的。

2.Verilog HDL支持哪三种基本描述方式Verilog HDL可采用三种不同方式或混合方式对设计建模。

这些方式包括：行为描述方式—使用过程化结构建模；数据流方式—使用连续赋值语句方式建模；结构化方式—使用门和模块实例语句描述建模3.可以使用Verilog HDL描述一个设计的时序吗？Verilog HDL可以清晰的建立时序模型，故可以使用Verilog HDL描述一个设计的时序。

4.语言中的什么特性能够用于描述参数化设计？在行为级描述中， Verilog HDL不仅能够在RT L级上进行设计描述，而且能够在体系结构级描述及其算法级行为上进行设计描述，而且能够使用门和模块实例化语句在结构级进行结构描述，这种特性可用于描述参数化设计。

5.能够使用Verilog HDL编写测试验证程序吗？能，可以编写testbench来对编写的程序进行验证。

6.Verilog HDL是由哪个公司最先开发的？Verilog HDL是由Gateway Design Automation公司最先开发的7.Verilog HDL中的两类主要数据类型是什么？线网数据类型和寄存器数据类型。

线网类型表示构件间的物理连线，而寄存器类型表示抽象的数据存储元件。

8.UDP代表什么？UDP代表用户定义原语9.写出两个开关级基本门的名称。

pmos nmos10.写出两个基本逻辑门的名称。

and or第2章 HDL指南1. 在数据流描述方式中使用什么语句描述一个设计？设计的数据流行为使用连续赋值语句进行描述2. 使用` t i m e s c a l e 编译器指令的目的是什么？举出一个实例。

使用编译指令将时间单位与物理时间相关联。

例如` timescale 1ns /100ps 此语句说明时延时间单位为1ns并且时间精度为100ps (时间精度是指所有的时延必须被限定在0.1ns内)3. 在过程赋值语句中可以定义哪两种时延？请举例详细说明。

Verilog语言描述常见电路结构范例(精)

Verilog语言描述常见电路结构范例组合逻辑常见的组合逻辑有:算术逻辑部件、多路选择器、编码器、优先编码器、译码器和比较器等。

逻辑结构控制使用括号可以改变组合逻辑的结构。

虽然EDA工具可以对组合逻辑设计进行重新优化组合,但在Verilog 描述中使用括号可以降低EDA工具的压力,并且减少工具的综合时间。

在下面的例子中,虽然y2和y1的功能是一样的,但y1会使用三级加法器,使用括号的y2只使用二级加法器。

always @ (a1 or a2 or b1 or b2 or c1 or c2 or d1 or d2 beginy1 = a1 + b1 + c1 + d1;y2 = (a2 + b2 + (c2 + d2;end二选一多路选择器下面给出了三种描述2:1 MUX 的方法。

y1是通过条件赋值语句实现的,y2和y3都是通过if语句实现的。

wire y1 = sel1? a1: b1;always @ (a2 or a3 or b2 or b3 or sel2 or sel3 beginy2 = b2;if (sel2 y2 = a2;if (sel3 y3 = a3;else y3 = b3;end四选一多路选择器用Verilog描述4:1 MUX 可以有如下方法: 一个if语句加多个else if从句嵌套if 语句case 语句always @ (a or b or c or d or sel beginif (sel == 2'b00 y = a;else if (sel == 2'b01 y = b;else if (sel == 2'b10 y = c;else y = d;endalways @ (a or b or c or d or sel beginif (sel[1] == 0if (sel[0] == 0 y = a;else y = b;elseif (sel[0] == 0 y = c;else y = d;endalways @ ( a or b or c or d or sel begincase (sel2'b00: y = a;2'b01: y = b;2'b10: y = c;2'b11: y = d;default: y = a;endcaseend八选一多路选择器描述8:1 MUX 最好使用case 语句always @ ( a0 or a1 or a2 or a3 or a4 or a5 or a6 or a7 or sel begin case (sel0: y = a0;1: y = a1;2: y = a2;3: y = a3;4: y = a4;5: y = a5;6: y = a6;7: y = a7;default: y = a0;endcaseend8:3编码器编码器可以将多个离散的信号用编码表示出来,比如3位的编码可以表示8个信号。

《Verilog设计入门》PPT课件


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18
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.2 4选1多路选择器及其case语句表述方式 6．赋值操作符 “<=”，只能用于顺序语句，不能用于assign引 导的并行语句
两种过程赋值操作： （1）阻塞式赋值“=”：语句执行结束，右侧表达式的值立刻赋给左侧 目标变量。
对于always引导的块语句中含有多条阻塞式赋值语句时，当执行某 一条语句时，其它语句不允许执行，被阻塞了，具有顺序执行的特点。
module h_adder (a,b,so,co); input a,b; output so,co; assign {co,so} = a + b;
endmodule
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30
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.5 加法器及其Verilog描述 4. 算数操作符的使用
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31
endmodule
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34
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.5 加法器及其Verilog描述 5. 全加器描述----用半加器、或门模块及例化语句描述
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35
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.5 加法器及其Verilog描述 5. 全加器描述----顶层文件及例化语句描述
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.5 加法器及其Verilog描述 5. 全加器描述----用半加器模块和或门模块描述
精选PPT
32
3.1 组合电路的Verilog描述
3.1.5 加法器及其Verilog描述 5. 全加器描述----用半加器、或门模块及例化语句描述
module or2a(a,b,c); input a,b; output c; assign c = a | b;

verilog三段式

Verilog三段式1. 引言Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于描述数字电路的行为和结构。

它可以用于设计、仿真和验证集成电路（IC）和系统级芯片（SoC）。

Verilog采用三段式编程模型，即分为结构描述、行为描述和功能描述三个部分。

本文将详细介绍Verilog三段式的概念、特点、使用方法以及相关实例。

2. Verilog三段式概述Verilog的三段式编程模型由结构描述、行为描述和功能描述组成。

这种分层结构使得设计人员可以更好地组织代码，提高代码的可读性和可维护性。

下面将对每个部分进行详细介绍。

2.1 结构描述结构描述是Verilog中最底层的一部分，用于定义数字电路中的各个元素以及它们之间的连接关系。

在结构描述中，我们可以定义模块（module）、输入输出端口（input/output）、信号线（wire）、寄存器（reg）等。

例如，下面是一个简单的结构描述示例：module AndGate(input a, b, output y);assign y = a & b;endmodule在上述示例中，我们定义了一个名为AndGate的模块，它有两个输入端口a和b，一个输出端口y。

通过assign语句，我们将输入端口a和b进行与运算，并将结果赋值给输出端口y。

2.2 行为描述行为描述用于描述数字电路中的各个元素的行为。

在行为描述中，我们可以使用各种逻辑运算、条件语句和循环语句来定义数字电路的功能。

例如，下面是一个简单的行为描述示例：module Counter(input clk, output reg[3:0] count);always @(posedge clk) beginif (count == 4'b1111)count <= 4'b0000;elsecount <= count + 1;endendmodule在上述示例中，我们定义了一个名为Counter的模块，它有一个时钟输入端口clk和一个四位输出寄存器count。

10第三章verilog入门


算术运算符
关系运算符 （双目运算符）
位运算符 （双目运算符）
~ & | ^ ^~ 或 ~^ ! && || {,} {{}}
按位取反 按位与 按位或 按位异或 按位同或 逻辑非 逻辑与 逻辑或 将多个操作数 拼接成为一个 操作数
缩位运算符（ 单目运算符）
逻辑运算符 （双目运算符）
移位运算符（ 双目运算符） 条件运算符（ 三目运算符）
条件语句
根据条件表达式的真假， 确定下一步进行的运算。
（1） if (condition_expr) true_statement;
（2） if (condition_expr)true_statement; else fale_ statement;
（3） if (condition_expr1) true_statement1; else if (condition_expr2) true_statement2; else if (condition_expr3) true_statement3; …… else default_statement;
一、硬件描述语言 Verilog HDL 基础
1. 什么是硬件描述语言
HDL：Hardware Description Language
逻辑电路图 表示 逻辑表达式 复杂数字逻辑系统 易于存储和修改 编写说明文档 不同设计人员交流 被计算机识别 类似于高级 程序设计语 言的文本形 式来描述数 字系统硬件 的结构和行 为的语言。 逻辑仿真 逻辑综合
3. Verilog的基本语法规则
运算符
类型 符号 + * / 功能说明 二进制加 二进制减 2的补码 二进制乘 二进制除 类型 符号 > < >= <= == != & ~& | ~| ^ ^~ 或 ~^ >> << ?: 功能说明 大于 小于 大于或等于 小于或等于 相等 不相等 缩位与 缩位与非 缩位或 缩位或非 缩位异或 缩位同或 右移 左移 根据条件表达 式是否成立，选择 表达式

Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用 作者 蔡觉平 第3章


1. 显式连续赋值语句
显式连续赋值语句的语法格式如下：
<net_declaration><range><name>； assign #<delay><name>= Assignment expression；
这种格式的连续赋值语句包含两条语句：第一条语句
是对连线型变量进行类型说明的语句；第二条语句是对这 个连线型变量进行连续赋值的赋值语句。赋值语句是由关 键词assign引导的，它能够用来驱动连线型变量，而且只能 5 对连线型变量进行赋值，主要用于对wire型变量的赋值。
计数字电路更类似于使用一些高级语言(如C语言)进行编程，
17 而且Verilog HDL行为级建模的语法结构与C语言也非常相 似。Verilog HDL提供了许多行为级建模语法结构，为设计 者的使用提供了很大的灵活性。
行为描述常常用于复杂数字逻辑系统的顶层设计中，
也就是通过行为建模把一个复杂的系统分解成可操作的若
end initial过程块在进行仿真时从模拟0时刻开始执行，它
在仿真过程中只执行一次，在执行完一次后该initial过程块
就被挂起，不再执行。如果一个模块中存在多个initial过程 块，则每个initial过程块都是同时从0时刻开始并行执行的。
initial过程块内的多条行为语句可以是顺序执行的，也可以
图3.2-1 Verilog HDL行为描述中模块的构成框架
表3.2-1 Verilog HDL行为描述语句及其可综合性
类 别 过程语句 initial always 串行语句块 begin-end 并行语句块 fork-join 连续赋值语句 assign 过程赋值语句=、<= if-else case，casez，casex forever 循环语句 repeat while for `define 编译向导语句 `include `ifdef，`else，`endif √ √ √ √ √ √ √ √ √ 语 句 可综合性

2024年verilogHDL培训教程华为(多场景)

verilogHDL培训教程华为(多场景)VerilogHDL培训教程——华为第一章：引言随着电子设计自动化（EDA）技术的不断发展，硬件描述语言（HDL）在数字电路设计领域扮演着越来越重要的角色。

VerilogHDL 作为一种主流的硬件描述语言，因其强大的功能、灵活的语法和广泛的应用范围，已成为数字集成电路设计工程师必备的技能之一。

本教程旨在帮助读者掌握VerilogHDL的基本概念、语法和设计方法，为华为等企业培养合格的数字电路设计人才。

第二章：VerilogHDL基础2.1VerilogHDL简介VerilogHDL是一种用于数字电路设计的硬件描述语言，它可以在多个层次上对数字系统进行描述，包括算法级、寄存器传输级（RTL）、门级和开关级。

VerilogHDL的设计初衷是为了提高数字电路设计的可重用性、可移植性和可维护性。

2.2VerilogHDL编程环境（1）文本编辑器：Notepad++、SublimeText等；（2）仿真工具：ModelSim、IcarusVerilog等；（3）综合工具：XilinxISE、AlteraQuartus等。

2.3VerilogHDL语法基础（1）关键字：VerilogHDL中的关键字具有特定含义，如module、endmodule、input、output等；（2）数据类型：包括线网类型（wire）、寄存器类型（reg）、整数类型（integer）等；（3）运算符：包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等；（4）模块与端口：模块是VerilogHDL设计的基本单元，端口用于模块之间的信号传递；（5）行为描述与结构描述：行为描述用于描述电路的功能，结构描述用于描述电路的结构。

第三章：VerilogHDL设计流程3.1设计流程概述（1）需求分析：明确设计任务和功能要求；（2）模块划分：根据需求分析，将设计任务划分为若干个模块；（3）编写代码：使用VerilogHDL编写各个模块的代码；（4）仿真验证：对设计进行功能仿真和时序仿真，确保设计正确；（5）综合与布局布线：将VerilogHDL代码转换为实际电路，并进行布局布线；（6）硬件测试：在FPGA或ASIC上进行实际硬件测试。

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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。
行为级建模： 逻辑算法的Verilog描述，几乎所有语 句都可使用，不是所有语句能综合。
数据流级建模：描述数据在寄存器，逻辑门之间传 输和处理的过程。
门级建模： 调用已设计好的逻辑门单元，逻辑门结 构的Verilog描述。
口n）； 所有程序必须位于关键词module，endmodule之间
3.1 Verilog HDL概述
2）I/O端口声明 根据信号的方向，Verilog HDL中的端口类型有以下3
种：input ， output， inout 。
其声明格式为： input [width-1:0] 端口名1，端口名2，…，端口名n; 输出端口 其声明格式为： output [width-1:0] 端口名1，端口名2，…，端口名n; 输入/输出端口 其声明格式为： inout [width-1:0] 端口名1，端口名2，…，端口名n;
endmodule
b
sela
u2
u1 nsl
out
u4
u3 selb
sl
两者建模能力的比较
行为级 的抽象
系统级
算法级 寄存器传输级
逻辑门级 开关电路级
SystemVerilog
VHDL Verilog
VITAL
VerilogHDL 与 VHDL 建 模 能 力 的 比 较
模块结构分析
例：设计一个半加器 1）功能分析，真值表：
一般格式： reg[n-1 : 0] 存储器名[N-1 : 0]; //定义位宽为n,深度为N的 寄存组
例： reg[7:0] mem[255 : 0]; /*每个寄存器位宽为8，共有256
个寄存器组成的存储器组*/
3.1 Verilog HDL概述
对一组存储单元进行读写，必须指定该单元的地 址， 例：对mem寄存器的第200存储单元进行读写操 作 men[200]= 0 ；
a
u2 N2
u1
b
u3 N1
u4
out
sel
门级建模
module muxtwo (out, a, b, sl);
input a,b,sl;
output out;
not u1（ns1，sl）；
a
and u2（sela，a，nsl）；
and u3 （selb，b，sl）；
or u4（out ，sela，selb）；
若sel=1，将b的值送到输出端口c 若sel=0，将a的值送到输出端口c
行为级
module muxtwo (out, a, b, sl);
input a,b,sl;
output out;
reg out;
a
always @(sel or a or b)
if (!sel) out = a;
else out = b;
的逻辑电路（几十万门以上的逻辑系统）
3
设计复杂数字系统的语言工具
两种硬件描述语言 ： ¾ Verilog HDL ¾ VHDL
Verilog HDL
VHDL
- 较多的第三方工具的支持 - 成为IEEE标准早；
- 语法结构比VHDL简单 - 学习起来比VHDL容易
- 语法/结构比较严格，因而编写 出的模块风格比较清晰；
3.1 Verilog HDL概述
2） 寄存器型（reg） 9 寄存器是数据存储单元的抽象，寄存器中的数据可
以保存，直到被赋值语句赋予新的值 。 9 reg型变量只能在initial语句和always语句中被赋
值。 9 reg的默认值是不定值x 9 格式：reg[width-1:0] 变量名1，变量名2，…，变
3.1 Verilog HDL概述
如果无位宽说明，系统将默认位宽为1。 例如： input[7:0] data_in output S，CO
3.1 Verilog HDL概述
(3) 变量：指在程序运行中，其值可以改变的量。 常用的三种数据类型为：wire型、reg型和memory 型， 下面分别进行介绍
halfadder u2(.A(s_temp),.B(co_in),.CO(co_temp2),.S(s));
or u3(co_out,co_temp1,co_temp2); endmodule
例：用数据流建模方式设计一位全加器。
module fulladder(a，b，cin，s，co); input a，b; input cin; output s; output co; assign {co，s}=a+b+cin; endmodule
3.1 Verilog HDL概述
（2）设计一位全加器。 调用半加器、或门组成一位全加器。
或门
全加器电路图
3.1 Verilog HDL概述
模块的例化 1）通过模块的例化（或称调用），Verilog HDL可
以支持层次化设计，实现“自顶向下”的设计 思路 2）模块例化的基本格式为：
<模块名> <例化名>（<端口列表 >）;
3.1 Verilog HDL概述
1）采用按端口顺序连接
module fulladder(a,b,co_in,co_out,s); input a,b,co_in; output co_out,s; halfadder u1(a,b,co_temp1,s_temp);
halfadder u2(s_temp,co_in,co_temp2,s);
a nd1
c
nd3
e
nd5
q nd7
b nd2
d nd4
f nd6
qb nd8
nclock iv2
3.1 Verilog HDL概述
门级建模： module flop(data,clock,clear,q,qb); Input data,clock,clear; output q,qb;
Nand nd1(a,data,clock,clear),
第三章 基于Verilog HDL语言的设计（一）
本章要点
掌握： Verilog HDL基本概念 门级建模 数据流建模 行为级建模
理解：Testbench文件与设计
为什么要用硬件描述语言来设计？
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；
电路的逻辑功能容易理解； 便于计算机对逻辑进行智能分析处理； 逻辑设计与实现的工艺无关； 可以由多人共同更好更快地设计非常复杂
开关级建模：具体的晶体管物理器件的描述。
RTL（Register Transfer Level，寄存器传输级）建 模通常是数据流建模和可综合行为级建模的合称。
6
3.1 Verilog HDL概述
3.1.1 简单的Verilog HDL例子 例3-1：设计一个二选一电路
1）端口说明功能说明： 输入端口：a，b，sel 输出端口：c 2）功能描述：
b
endmodule
out sel
数据流级
module muxtwo (a, b, sel, out); input a,b,sel; output out; reg out;
assign N1=a&sel； assign N2=b&~sel; assign out=N1IN2; endmodule
q <=d; endmodule
异步复位D触发器
module dff_syn(data, clk, reset, q);
input data, clk, reset;
output q;
reg q;
always @(posedge clk)
CO= A & B S = A XOR B
输入信号：
A、 B 是输入的 1bit数据
输出信号：
S：相加的和
CO：向高位的进 位
模块结构分析
2）半加器的Verilog HDL描述
module halfadder(A,B,CO,S); 程序位于关键字module和endmodule 之间
input A,B;
模拟和数字都适用的 Verilog 标准公开发表
2001 1999
VerilogIEEE1364-1995 标准公开发表
1995
1990
有关 VerilogHDL 的全部权利都移交给 OVI（Open Verilog
图 2-2 Verilog HDL 的发展历史和未来
Verilog HDL 的抽象级别
对比门级电路图可以看到，用数据流建模对系统 的描述更简洁，在EDA综合工具的支持下，它 与门级繁琐的描述效果是一样的。
3.1 Verilog HDL概述
例3-2：用Verilog HDL描述一个时钟上升沿触 发的D触发器。
设计示例一
用门级结构描述D触发器
clear
clock data iv1
3.1 Verilog HDL概述
有两种例化方法：
1、按端口顺序连接：低层模块定义时声明的端口顺 序与上层模块相应的连接端口顺序保持一致。
格式为: 模块名 例化名（PORT_1， PORT_2，……， PORT_N）; 2、按端口名称连接：被调用的低层模块和上层模块 是通过端口名称进行连接。
格式为: 模块名 例化名（.port_1（PORT_1），.port_2（ PORT_2），……，.port_n（PORT_N））;
output S,CO;
每个模块必须有一个模块名进行标识
wire S,CO; assign S = A ^B; assign CO= A & B;