VerilogHDL的结构描述模块

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 HDL基本程序结构用Verilog HDL描述的电路设计就是该电路的Verilog HDL模型，也称为模块，是Verilog 的基本描述单位。

模块描述某个设计的功能或结构以及与其他模块通信的外部接口，一般来说一个文件就是一个模块，但并不绝对如此。

模块是并行运行的，通常需要一个高层模块通过调用其他模块的实例来定义一个封闭的系统，包括测试数据和硬件描述。

一个模块的基本架构如下：module module_name (port_list)//声明各种变量、信号reg //寄存器wire//线网parameter//参数input//输入信号output/输出信号inout//输入输出信号function//函数task//任务……//程序代码initial assignmentalways assignmentmodule assignmentgate assignmentUDP assignmentcontinous assignmentendmodule说明部分用于定义不同的项，例如模块描述中使用的寄存器和参数。

语句用于定义设计的功能和结构。

说明部分可以分散于模块的任何地方，但是变量、寄存器、线网和参数等的说明必须在使用前出现。

一般的模块结构如下：module <模块名> (<端口列表>)<定义><模块条目>endmodule其中，<定义>用来指定数据对象为寄存器型、存储器型、线型以及过程块。

<模块条目>可以是initial结构、always结构、连续赋值或模块实例。

下面给出一个简单的Verilog模块，实现了一个二选一选择器。

例2-1 二选一选择器（见图2-1）的Verilog实现图2-1 例2-1所示的二选一电路module muxtwo(out, a, b, s1);input a, b, s1;output out;reg out;always @ (s1 or a or b)if (!s1) out = a;else out = b;endmodule模块的名字是muxtwo，模块有４个端口：三个输入端口a、b和s1，一个输出端口out。

Verilog HDL 语言规范LOGOVerilog HDL 程序结构描述复杂的硬件电路，设计人员总是将复杂的功能划分为简单的功能，模块是提供每个简单功能的基本结构。

1. 设计人员可以采取“自顶向下”的思路，将复杂的功能模块划分为低层次的模块。

2. 自顶向下的设计方式有利于系统级别层次划分和管理，并提高了效率、降低了成本。

Verilog HDL 程序结构使用Verilog 描述硬件的基本设计单元是模块（module ）。

☐复杂电子电路的构建，主要是通过模块的相互连接调用来实现的。

☐在Verilog 中，将模块包含在关键字module 、endmodule 之内。

☐Verilog 中的模块类似C 语言中的函数，它能够提供输入、输出端口，通过例化调用其他模块。

☐该模块可以被其它模块例化调用，模块中可以包括组合逻辑部分和时序逻辑部分。

Verilog HDL 程序结构一个模块通过它的端口（输入/输出端口）为更高层的设计模块提供必要的连通性，但是又隐藏了其内部的具体实现。

这样，在修改其模块的内部结构时不会对整个设计的其余部分造成影响。

Module 模块名（端口列表）endmoduleVerilog HDL 程序结构端口定义input 输入端口output 输出端口inout 输入/输出端口数据类型说明wireregparameter逻辑功能定义assignalwaysfunctiontask……Verilog HDL 程序结构Verilog 结构位于在module 和endmodule 声明语句之间，每个Verilog 程序包括端口定义、数据类型说明和逻辑功能定义部分。

☐模块名是模块唯一的标识符。

☐端口列表是由模块各个输入、输出和双向端口组成的一个端口列表。

Verilog HDL 程序结构☐数据类型说明用来说明模块内用到的数据对象是网络类型还是变量类型。

☐逻辑功能定义通过使用逻辑功能语句实现具体的逻辑功能。

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。

FPGA笔记之verilog语言（基础语法篇）笔记之verilog语言（基础语法篇）写在前面：verilogHDL语言是面对硬件的语言，换句话说，就是用语言的形式来描述硬件线路。

因此与等软件语言不同，假如想要在实际的中实现，那么在举行verilog语言编写时，就需要提前有个硬件电路的构思和主意，同时，在编写verilog语言时，应当采纳可综合的语句和结构。

1. verilog 的基础结构1.1 verilog设计的基本单元——module在数字电路中，我们经常把一些复杂的电路或者具有特定功能的电路封装起来作为一个模块用法。

以后在运用这种模块化的封装时，我们只需要知道：1.模块的输入是什么；2.模块的输出是什么；3.什么样的输入对应什么样的输出。

而中间输入是经过什么样的电路转化为输出就不是我们在用法时需要特殊重视的问题。

当无数个这样的模块互相组合，就能构成一个系统，解决一些复杂的问题。

verilog语言的基础结构就是基于这种思想。

verilog中最基本的模块是module，就可以看做是一个封装好的模块，我们用verilog来写无数个基本模块，然后再用verilog描述多个模块之间的接线方式等，将多个模块组合得到一个系统。

那么一个module应当具有哪些要素呢？首先对于一个module，我们应当设计好其各个I/O，以及每个I/O的性质，用于与模块外部的信号相联系，让用法者知道如何连线。

第二，作为开发者，我们需要自己设计模块内部的线路来实现所需要的功能。

因此需要对模块内部浮现的变量举行声明，同时通过语句、代码块等实现模块的功能。

综上所述，我们把一个module分成以下五个部分：模块名端口定义I/O解释第1页共9页。

VHDL 与Verilog HDL 的对比1．整体结构VHDL 库程序包Verilog HDL entity 实体名is module 模块名（端口列表）port（端口说明）输入/输出端口说明endarchitecture 结构体名of 实体名is说明部分；变量类型说明；begin代入语句；assign 语句（连续赋值语句）;元件语句；元件例化语句；进程语句；always @ 块语句；end 结构体名；endmodule点评：两者结构基本相似，并行语句的种类也类似；VHDL语言需要进行大量说明，程序通常比较长；Verilog HDL通常不进行说明，或只进行非常简短的说明，程序比较简短。

2．数据对象及类型VHDL 常量信号变量9种预定义类型各类用户定义类型可描述各类不同的量必须进行类型说明运算时必须考虑类型的一致性和适用性Verilog HDL 常量：数量，参量变量：网络型寄存器型类型种类少运算时所受的约束少3．运算符号运算主要分为3类：算术运算逻辑运算关系运算算术运算VHDL中有10种但很多都不能进行综合，只能用于行为描述Verilog HDL中只有能够综合的5种逻辑运算VHDL中有常用的6种，均用字符形式表达Verilog HDL中有3类共14种，分为一般逻辑运算，位逻辑运算，缩减逻辑运算关系运算VHDL中有6种Verilog HDL中有2类共8种，对比增加了全等和不全等（用于对不定态比较）。

除了以上3类运算外，VHDL中还有连接运算，Verilog HDL中还有连接运算、移位运算和条件运算。

点评：VHDL的运算划分比较抽象，适应面较广Verilog HDL的运算划分比较具体，对逻辑代数反映更细致一些。

4．语句两种语言的语句都分为并行语句和顺序语句，并行语句在主程序中使用，顺序语句只能在子结构中使用；并行语句都分为3种形式：代入语句（3种）assign语句（连续赋值）（对wire类型变量）元件语句（需进行说明）门原语、元件例化语句（无需说明）process (敏感表) always @( )begin begin…. ……end process; end顺序语句信号赋值非阻塞赋值（对reg型变量）变量赋值阻塞赋值条件语句if case 基本相同，VHDL稍微严密一些循环语句loop（3种形式）for repeat while forever时钟边沿检测clk'event and clk='1' ('0') posedeg clk (negedge)5．子结构function function 'defineprocedure task6．附加结构librarypackage 'include7．典型程序对比：序列信号发生器：kser预先设计模块：8选1MUX：MUX8控制输入a[2..0] 数据输入d[7..0] 数据输出y3位2进制加法计数器：COUNTER3时钟输入clk状态输出q[2..0]设计要求：按照时钟节拍，由y端口循环顺序输出“11110101”序小结：对于简单模块的设计，采用两种语言进行编程的思路基本相同，VHDL 语言由于说明语句较多，程序会更长一些。

verilogHDL-模块代码基本结构1--verilog HDL 语⾔的预编译指令作⽤：指⽰在编译verliog HDL源代码前，需要执⾏哪些操作。

2--模块内容是嵌在module 和endmodule两个语句之间。

每个模块实现特定的功能，模块可进⾏层次的嵌套，因此可以将⼤型的数字电路设计分割成⼤⼩不⼀的⼩模块来实现特定的功能，最后通过由顶层模块调⽤⼦模块来实现整体功能。

3--模块包括接⼝描述部分和逻辑功能描述部分。

这可以把模块与器件相类⽐。

4-verilog hdl语⾔⽀持的并⾏语句主要有⼀下四种：连续赋值语句模块实例化语句initial语句always语句模块引⽤⽅式：端⼝定义：事件：当线⽹型或寄存器型信号的值发⽣变化时，对电路来说就是产⽣了⼀个事件，就需要进⾏相应的计算。

事件在代码中以@（时间列表）形式出现，事件列表可以有多个，⽤or分开，也可以⽤“，”分开，他们之间是“或”的关系。

也就是说只要有⼀个事件产⽣，就会执⾏进程语句。

事件分为电平信号和边沿信号两种。

（posedge:上升沿事件，negedge：下降沿事件。

）【进程：⾏为模型的本质是进程。

⼀个进程可以被看做是⼀个独⽴的运⾏单元，它可能很简单，也可能很复杂，我们可以将数字系统的⾏为看作很多有机结合的进程的集合。

在Verilog HDL中，描述进程的基本语句是always和initial。

Always过程反复执⾏其中的块语句，⽽initial过程中的语句块只执⾏⼀次。

除了always和initial过程块外，⼀个assign 赋值语句、⼀个实例元件的调⽤都可以看作是⼀个进程。

进程的特点：1-进程只有两种状态，即执⾏态和等待状态。

进程是否进⼊执⾏态，取决于是否满⾜特定的条件，如敏感变量是否发⽣变化。

⼀旦满⾜条件，进程即进⼊执⾏状态。

当该进程执⾏完毕或遇到停⽌语句后，即停⽌执⾏，⾃动返回到起始语句，进⼊等待状态。

2-进程⼀般由敏感信号的变化来启动3-各个进程之间通过信号线进⾏通信。

verilog hdl不同级别的描述
Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统的行为、结构和实现。

它支持从算法级到门级的不同级别的描述，以满足不同规模设计的需要。

以下是Verilog HDL不同级别的描述：
算法级描述：算法级描述是最高级别的描述，主要关注算法和数据流的行为。

在算法级描述中，设计者使用过程块（如always、initial等）和连续赋值语句（如assign）来描述信号的行为和变化。

这种描述方法主要用于设计和描述复杂的控制逻辑和算法。

寄存器传输级（RTL）描述：RTL描述是一种中间级别的描述，介于算法级和门级之间。

它关注于寄存器传输的控制逻辑，包括数据路径和控制逻辑。

在RTL描述中，设计者使用连续赋值语句来描述信号的行为，并使用组合逻辑和触发器来定义寄存器、移位器等基本元件的行为。

这种描述方法主要用于设计和描述具有大量寄存器和控制逻辑的数字系统。

门级描述：门级描述是最低级别的描述，主要关注电路元件和连线。

在门级描述中，设计者使用Verilog HDL的内置元件（如AND、OR、NOT等）来描述电路的基本元件和连线。

这种描述方法主要用于设计和描述简单的组合逻辑电路和时序逻辑电路。

除了以上三种级别的描述外，Verilog HDL还支持混合级别的描述，即将不同级别的描述混合在一起使用。

例如，可以在算法级描述中定义一个模块的接口，然后在RTL 或门级描述中实现该模块的具体逻辑。

这种混合级别的描述方法可以使设计更加灵活和
模块化，并方便实现模块重用和层次化设计。

Verilog HDL基本结构
1.Verilog HDL程序是由模块构成的。

每个模块嵌套在module和endmodule声明语句中。

模块是可以进行层次嵌套的。

2.每个Verilog HDL源文件中只准有一个顶层模块，其他为子模块。

3.每个模块要进行端口定义，并说明输入输出端口，然后对模块的功能进行行为逻辑描述。

4.程序书写格式自由，一行可以写几个语句，一个语句也可以分多行写。

5.除了endmodule语句、begin_end语句和fork_join语句外，每个语句和数据定义的最后必须有分号。

6.可用/*.....*/和//...对程序的任何部分作注释。

加上必要的注释，以增强程序的可读性和可维护性。

Verilog HDL的表述特点
语法结构上的主要特点：
1.形式化地表示电路的行为和结构；
2.借用C语言的结构和语句；
3.可在多个层次上对所设计的系统加以描述，语言对设计规模不加任何限制；
4.具有混合建模能力：一个设计中的各子模块可用不同级别的抽象模型来描述；
5.基本逻辑门、开关级结构模型均内置于语言中，可直接调
用；
6.易创建用户定义原语（UDP，User Designed Primitive）。

可以使用元件和模块的例化可以使一个设计好的Verilog文件（即一个设计模块）在其他设计文件（顶层设计模块）使用。

verilog %用法摘要：1.Verilog 简介2.Verilog 的基本语法3.Verilog 模块的实例化4.Verilog 的用途正文：1.Verilog 简介Verilog 是一种硬件描述语言（HDL），主要用于数字系统硬件的描述、模拟和验证。

它最初由Phil Moorby 在1983 年开发，后来由Cadence 公司进一步完善。

Verilog HDL 被广泛应用于集成电路设计、FPGA 设计和ASIC 设计等领域。

2.Verilog 的基本语法Verilog 的基本语法包括以下几个部分：（1）模块：模块是Verilog 中最基本的结构，它包含输入端口和输出端口。

模块可以用来描述一个特定的功能，例如：数据选择器、寄存器、计数器等。

（2）数据类型：Verilog 中有几种基本的数据类型，如：布尔型（boolean）、整型（integer）、实型（real）等。

（3）变量：变量用于存储数据，可以是寄存器类型或wire 类型。

寄存器类型在时钟上升沿时更新，而wire 类型则在赋值语句执行时更新。

（4）运算符和表达式：Verilog 中包含各种运算符，如算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等。

表达式是由运算符和操作数组成的，可以用于计算值或描述逻辑关系。

（5）控制结构：Verilog 中的控制结构包括if-else 语句、while 循环、for 循环等，用于实现复杂的逻辑控制。

3.Verilog 模块的实例化在Verilog 中，模块可以通过实例化进行复用。

实例化一个模块时，需要指定模块的名称以及所需的输入和输出端口。

实例化可以提高代码的可读性和可维护性。

4.Verilog 的用途Verilog 主要用于以下方面：（1）数字系统设计：Verilog 可以用于设计复杂的数字系统，如处理器、存储器、网络设备等。

（2）FPGA 设计：Verilog 可以用于设计和验证FPGA（现场可编程门阵列）中的数字电路。

VerilogHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字电路的行为和结构。

在VerilogHDL中，模块是一个重要的概念，它用于组织代码和描述电路的功能单元。

在实际设计中，常常需要实例化（调用）其他模块，以便在当前模块中使用其功能。

本文将介绍VerilogHDL中实例化模块的方式。

1. 实例化模块的基本语法在VerilogHDL中，实例化一个模块的基本语法如下:```verilogmodule_name instance_name (port1, port2, …);```其中，module_name是要实例化的模块名称，instance_name是实例化后的模块实例名称，port1、port2等是连接到模块的端口信号。

2. 实例化模块的例子以一个简单的AND门为例，假设有一个AND门的模块定义如下:```verilogmodule AND_gate(input a, b, output y);assign y = a b;endmodule```要在另一个模块中实例化该AND门，可以使用以下语法:```verilogmodule top_module;input a, b;output c;AND_gate and_inst(.a(a), .b(b), .y(c));endmodule```在这个例子中，top_module实例化了一个名为and_inst的AND门模块，并将其输入端口a和b连接到top_module的输入端口a和b，将输出端口y连接到top_module的输出端口c。

3. 实例化模块的连接方式在实例化模块时，需要将实例化模块的端口连接到当前模块的信号。

有两种连接方式，一种是按顺序连接，另一种是按名称连接。

按顺序连接的方式如下:```verilogmodule top_module;input a, b;output c;AND_gate and_inst(a, b, c);endmodule```按名称连接的方式如下:```verilogmodule top_module;input a, b;output c;AND_gate and_inst(.a(a), .b(b), .y(c));endmodule```按名称连接的方式更具有灵活性，可以不考虑端口的顺序，只需将实例化模块的端口与当前模块的信号按名称对应即可。

verilog三段式Verilog三段式是指Verilog HDL（硬件描述语言）中模块的三个部分，包括模块声明、端口声明和模块体。

具体如下：1. 模块声明：用于声明一个模块的名称和端口，格式如下：```verilogmodule module_name (port_list);```其中，module_name为模块名称，port_list为模块的端口列表。

2. 端口声明：用于定义模块的输入输出端口，格式如下：```veriloginput [MSB:LSB] input_name;output [MSB:LSB] output_name;inout [MSB:LSB] inout_name;```其中，[MSB:LSB]表示端口的位宽，input表示输入端口，output表示输出端口，inout表示双向端口。

3. 模块体：用于描述模块的功能实现，包括组合逻辑和时序逻辑。

模块体通常由多个语句和子模块组成，格式如下：```verilog// 组合逻辑always @ (input1 or input2) beginoutput = input1 & input2;end// 时序逻辑always @(posedge clock) beginif (reset) beginreg <= 0;end else beginreg <= input;endend```以上就是Verilog HDL中的三段式，模块声明、端口声明和模块体分别用于定义模块的名称和端口、定义端口的类型和位宽、描述模块的功能实现。