C语言与verilog

本文举例说明了如何用软件实现脉宽调制(PWM)，如何将该设计转换成一个可以在FPGA中运行的逻辑块，并能利用存储器映射I/O接口通过软件完成对该逻辑块的控制。通过理解本文讨论的概念和内容，没有太多硬件知识的软件开发人员也能掌握在FPGA上开发硬件的技能。

在不远的将来，嵌入式系统设计师将能够根据哪个更有利于解决设计问题来自由选择硬件和软件方案。但直到现在，对于那些想学习硬件设计的软件工程师来说不少障碍仍然很难逾越。由于硬件描述语言和编程语言非常相似，因此最终这些障碍会消失。另外，市场上已有好几种低成本的演示板，上面包含现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器以及相应工具，软件开发人员可以借此来学习硬件设计。

本文举例说明了一个使用FPGA的新设计流程，我们从中可以知道如何用软件实现PWM，然后如何将该设计转换成一个可以在FPGA中运行的逻辑块，并能利用存储器映射I/O接口通过软件完成对该逻辑块的控制。

软硬件划分

现在的情况与以前有所不同，软件工程师能够方便地参与到硬件设计中。不管是硬件模块还是软件模块现在都可以用编程语言进行设计。众所周知，C语言是嵌入式软件设计的通用语言。在硬件设计方面，Verilog则是流行的选择(用VHDL的人也很多)。Verilog的语法和结构与C编程语言非常相似，从本文的例子中也可以看到这一点。

同时，硬件的升级和修改也变得越来越方便。以前可以通过下载新的可执行映像文件升级软件，但对硬件却行不通。现在情况不同了。就像软件开发人员能够快速编辑、重新编译、然后将新代码下载到存储器那样，使用可编程逻辑器件的硬件设计者也能做类似的事情。可编程逻辑改变了嵌入式系统的设计方法，设计者可以像修改软件那样方便地修改硬件。换句话说，在设计和调试阶段，设计者能够灵活选择软件方式或硬件方式来作为完成任务的最佳方式。

设计者无需太多的硬件知识就可以利用FPGA供应商提供的工具轻松地开发出可编程逻辑嵌入式系统。例如，Altera公司的SOPC Builder能帮助系统设计师从已有的库中选择和配置外围电路，并增加用来创建和连接外围电路的用户逻辑。加上一些可编程逻辑和硬件知识，软件工程师就能够充分利用硬件的优势改进他们的系统。

芯片编程原理

芯片编程原理可以分为三个方面：芯片硬件、编程语言和编程工具。

一、芯片硬件

芯片硬件是芯片编程的基础。在硬件方面，需要了解芯片的基本组成、封装形式、内部结构和功能等内容。

1.芯片的基本组成

芯片由外围设备控制器、中央处理器、存储器等多个组成部分组成。其中，外围设备控制器可以控制输入输出设备，中央处理器可以计算数据，存储器可以存储数据和程序代码等。

2.芯片的封装形式

芯片的封装形式有很多种，常见的有DIP、SOP等。DIP芯片是通过插脚固定在PCB上，而SOP芯片则是通过焊接固定在PCB上。

3.芯片的内部结构

芯片的内部结构包括逻辑电路、模拟电路等，在编程中需要考虑到这些结构的特点来进行编程。

4.芯片的功能

不同芯片的功能不同，对于不同的应用场景需选择不同的芯片。

二、编程语言

编程语言是进行芯片编程的工具。常见的芯片编程语言有C语言、汇编语言、Verilog、VHDL等。

1.C语言

C语言是一种高级编程语言，它可以进行面向对象编程，其语言结构比较清晰，语法简单、使用方便。在芯片编程中，C语言是最常见的编程语言之一，因为其可以方便地对硬件进行控制。

2.汇编语言

汇编语言是一种低级语言，其语言结构类似于机器语言，但更为易懂。在芯片编程中，汇编语言可以直接操作硬件，从而实现更高精度的控制。 3.Verilog和VHDL

Verilog和VHDL是描述硬件电路的语言，其不同于软件编程语言，只能描述硬件的行为。在芯片编程中，Verilog和VHDL可以描述CPU、存储器等芯片内部结构。

三、编程工具

编程工具是进行芯片编程的助手，常见的编程工具有编译器、调试器和仿真器等。

1.编译器

编译器是将源代码转换成机器码的工具，常见的编译器有GCC、Keil等。在芯片编程中，需要依据芯片的底层指令集对编译器进行选择。

Verilog语言是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的行为和结构。Verilog中的问号表达式是一种条件表达式，用于根据条件的真假选择不同的操作。在Verilog中，问号表达式的运算顺序是非常重要的，因为它直接影响着程序的正确性和效率。下面将介绍Verilog中问号表达式的运算顺序及其相关知识点。

一、Verilog中问号表达式的基本格式

在Verilog中，问号表达式的基本格式为：

condition ? expr1 : expr2;

其中，condition是一个条件表达式，可以是变量、常量或者逻辑表达式；expr1和expr2是两个表达式，表示condition为真和假时的操作。当condition为真时，表达式的值为expr1；当condition为假时，表达式的值为expr2。问号表达式可以嵌套使用，形成复杂的条件选择结构。

二、Verilog中问号表达式的运算顺序

在Verilog中，问号表达式的运算顺序是从左向右，即先计算condition，然后根据condition的真假选择计算expr1或者expr2。这与C语言等高级编程语言的运算顺序是一致的。然而，在实际应用中，Verilog编译器会根据具体的情况进行优化和调整，以提高程序的执行效率和资源利用率。

三、Verilog中问号表达式的注意事项 1. 在使用问号表达式时，要注意condition的值范围和类型，以避免出现意外情况和错误结果。

2. 尽量避免在问号表达式中嵌套过多的表达式，以提高可读性和维护性。

3. 在复杂的条件选择结构中，可以考虑使用if-else语句代替问号表达式，以提高程序的可理解性和可维护性。

四、Verilog中问号表达式的应用场景

问号表达式广泛应用于Verilog中的条件选择和赋值操作。在状态机、控制逻辑和数据处理等方面，问号表达式都能发挥重要作用，简化程序的编写和提高代码的可读性。

五、总结

问号表达式是Verilog中一种重要的条件选择结构，具有简洁、灵活、高效的特点。了解问号表达式的基本格式和运算顺序，可以帮助我们合理、高效地使用Verilog语言，提高硬件描述的表达能力和编程技巧。需要注意问号表达式的注意事项，选择合适的应用场景，以确保程序的正确性和可靠性。希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解Verilog中问号表达式的运算顺序及其应用。六、Verilog中问号表达式的性能优化

1第三章VerilogHDL基础知识

2Outline

󰂄词法

󰂄数据类型

󰂄运算符

󰂄系统任务与系统函数

󰂄编译指令

33.1 基本词法

一. 间隔符与注释符

1. 间隔符

包括空格（\b）、tab（\t）、换行符（\n）及换页符

module addbit(a, b, ci, sum, co);

input a;

input b;

input ci;

output sum;

output co;

43.1

2. 注释符

两种形式：/* */与//

module addbit(a, b, ci, sum, co);

// input ports

input a;

input b;

input ci;

// output ports

output sum;

output co;

53.1

二. 数值

高阻态不定态1、真、高电

平零、非、

低电平逻辑状态z、Z或?x或X10表示符号1. 逻辑状态

63.1

2. 整数的表示

+/-’

缺省值

73.1

说明：

󰂙在二进制表示中，x、z只表示相应位的逻辑状态；在八进

制/十六进制表示中，一位的x、z表示的是三个/四个二进制

位都处于x或z态

󰂙位宽是用十进制数表示的二进制位宽，缺省值=机器字

长，至少32位。位宽

被省去；位宽>d且数值的最高位是0或1，高位部分由0填充，

若最高位是x或z时，高位部分填充x或z。

󰂙下划线常用来分隔整数以提高程序的可读性，但其两边必

须都是具体的数字，如8‘b_0011_1010为非法

83.1

3. 实数的表示

十进制表示：如12.34 -34.5；

指数表示：如3e-2 // 0.03

-6.2e6 //－6200000.0

说明：

󰂆小数点两边都必须有数字，如.2或2.都是非法的

󰂆当实数被转换为整数时，是按四舍五入的方式进行的。

󰂆应用在延时、负载等物理参数。

93.1

三. 字符串与字符变量

定义同C语言，为两个双引号“”之间的字符。

一个字符对应8位的ASCII值。

双引号之间的字符，不允许跨行，可由前导控制键引入一些特