verilog行为建模

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SystemVerilog硬件设计及建模

SystemVerilog硬件设计及建模引言在硬件设计领域，SystemVerilog是一种广泛使用的硬件描述语言。

它结合了Verilog HDL和一些现代编程语言的特性，使得硬件设计和建模更加高效和灵活。

本文将介绍SystemVerilog的基本概念和语法，以及如何利用它进行硬件设计和建模。

SystemVerilog基础模块和端口在SystemVerilog中，设计被组织成一个个模块。

每个模块由一个或多个端口组成，其中包含输入端口、输出端口和双向端口。

端口是模块与外部世界之间通信的接口。

以下是一个简单的SystemVerilog模块的示例：module MyModule(input wire clk, input wire rst, input wire A, input wire B, output wire C);// 模块逻辑always @(posedge clk or posedge rst)if (rst)C <= 0;elseC <= A & B;endmodule数据类型SystemVerilog支持多种数据类型，包括基本数据类型（如整数和实数）和复杂数据类型（如数组和结构体）。

它还支持用户自定义数据类型。

以下是一些常用的数据类型示例：•整数类型：int, bit, logic•实数类型：real, time•数组类型：int my_array[8]•结构体类型：typedef struct packed {int x;int y;} my_struct;时序和复位在SystemVerilog中，时序和复位是设计中非常重要的概念。

时序表示硬件的时间顺序行为，比如时钟上升沿触发的操作。

复位用于将设计状态恢复到初始状态。

以下是一个简单的时序和复位示例：always @(posedge clk or posedge rst)if (rst)// 复位逻辑else// 时序逻辑仿真和验证SystemVerilog提供了丰富的仿真和验证功能，以验证设计的正确性。

行为级建模

Page 26
case语句类似于多路选择器，下面使用case语句实现四选一多路选择器。
Page 27
case语句逐位比较表达式的值和候选项的值，每一位的值可能是0，1，x或 z。上例中只考虑0和1的情况，将x和z的情况归结为default。我们也可以将这部分进行单独的说明，如下：
所有在initial语句内的语句构成了一个initial块。initial块从仿真0时刻开始执行，在整个仿真过程中只执行一次。如果一个模块中包括了若干个initial块，则这些initial块从仿真0时刻开始并发执行，且每个块的执行是各自独立的。如果在块内包含了多条行为语句，那么需要将这些语句组成一组，一般是使用关键字begin和end将它们组合为一个块语句；如果块内只有一条语句，则不必使用begin和end。
7.3时序控制
7.3.1 基于延迟的时序控制 Verilog提供了三种时序控制方法：基于延迟的时序控制、基于事件的时序控制和电平敏感的时序控制。
基于延迟的时序控制出现在表达式中，它指定了语句开始执行到执行完成之间的时间间隔。
延迟值可以是数字、标识符或表达式，需要在延迟值前加上关键字#。对于过程赋值，Verilog提供了三种类型的延迟控制：常规延迟控制、赋值内嵌延迟控制和零延迟控制。
Page 5
7.1.2 always语句
always语句包括的所有行为语句构成了一个always语句块。该always语句块从仿真0时刻开始顺序执行其中的行为语句；在最后一条执行完成后，再次开始执行其中的第一条语句，如此循环往复，直至整个仿真结束。
always语句通常用于对数字电路中一组反复执行的活动进行建模。例如时钟信号发生器，每半个时钟周期时钟信号翻转一次。在现实电路中只要电源接通，时钟信号发生器从时刻0就有效，一直工作下去。

CH3_Verilog建模

Order must match exactly
//Description of 1-bit full adder module fulladder (S,CO,A,B,Cin);
input A,B,Cin;
output S,CO; wire S1,D1,D2; halfadder HA1 (S1,D1,A,B);
a<b
1
a>b
0
a<=b
1
a>=b
0
相等与全等运算符 ==, !=, ===, !==
a、b的初值同为4‘b0100，c和d的初值同为4’b10x0
a= =b
1 c= =d x
a!=b
0 c!=d x
a= = =b a!= =b
1 c= = =d 1 0 c!= =d 0
运算符的优先级
！ * + << < == & ^ | && || ?: ~ / % >> <= > != === ~& ~^ ~| 最高优先级
output S,C;
xor (S,A,B); and (C,A,B); endmodule
halfadder HA2 (S,D2,S1,Cin);
or g1(CO,D2,D1); endmodule
(3)四位全加器（ top level ）：
//Description of 4-bit full adder module _4bit_adder (S,C4,A,B,Cin); input [3:0] A,B; here names must match exactly input Cin; output [3:0] S; output C4; wire C1,C2,C3; //(S,CO,A,B,Cin) fulladder FA0 (.S(S[0]),.A(A[0]),.B(B[0]),.Cin(Cin) ,.CO(C1)), FA1 (S[1],C2,A[1],B[1],C1), FA2 (S[2],C3,A[2],B[2],C2), FA3 (S[3],C4,A[3],B[3],C3); endmodule

verilog !用法 -回复

verilog !用法-回复Verilog 是硬件描述语言(Hardware Description Language, HDL) 的一种，主要用于描述数字系统的行为和结构。

它是一种高级语言，可用于描述电子系统的硬件功能和电路行为。

Verilog 具有模块化和并行化的特性，能够快速且准确地描述电子系统及其各个组件之间的相互关系。

本文将以"Verilog 用法" 为主题，为读者逐步介绍Verilog 的基础知识和常见用法。

第一部分：Verilog 简介和基础知识（500 字）1. 什么是Verilog？Verilog 是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的行为和结构。

它是一种高级语言，能够准确描述电子系统的硬件功能和电路行为。

2. Verilog 的起源和发展最早的Verilog 是在1984 年由Gateway Design Automation 公司的Philip Moorby 发明的。

之后，它被开放出来，并逐渐成为数字系统设计的行业标准。

3. Verilog 的基本元素Verilog 包含模块（module）、端口（port）、信号（signal）、寄存器（register）、线网（wire）、输入（input）、输出（output）、内部连接（assign）等基本元素，这些元素共同构成了一个完整的Verilog 描述。

4. Verilog 的行为建模Verilog 提供了多种行为建模的方式，包括组合逻辑（combinational）、时序逻辑（sequential）、有限状态机（finite state machine）等，使得设计者能够准确地描述电子系统的行为和时序。

第二部分：Verilog 模块和端口定义（500 字）1. Verilog 模块的定义Verilog 中的模块是一个独立的功能单元，它可以包含多个输入输出端口和内部信号，用于描述一个子系统的功能。

模块内部可以包含连接和互连逻辑，以及寄存器等具体的硬件描述。

两步增量adc的veriloga行为级建模与仿真分析

电子设计工程Electronic Design Engineering第28卷Vol.28第10期No.102020年5月May 2020收稿日期：2019-09-15稿件编号：201909091作者简介：魏巍（1995—），女，辽宁锦州人，硕士研究生。

研究方向：数/模混合集成电路设计。

随着半导体技术的发展，芯片上的传感器系统可以集成更多的功能。

（SOC ）一个低功耗和高效的高分辨率模数转换器（ADC ）对于电池供电的集成传感器SOC 来说尤其重要。

在低频高分辨率传感器接口中[1]，增量模数转换器[2]（IADC ）通常是最佳选择，具有更简单的抽取滤波，易于复用，低延迟等优点。

行为级模型由于仿真时间较短，仿真结果又能较好的反应实际电路的情况，是一种有效提高设计效率的手段。

本文综合考虑两步IADC 结构、性能等多方面因素[3]，对一种采用双采样技术[4]的一位量化的两步IADC2+IADC1[5]结构搭建verilogA 模型，分析各模块的工作流程，并借助ADMS 软件进行了仿真，验证了结构方案的可行性，指导设计者根据行为级模型选择合适的相应晶体管电路，为电路晶体管及实现提供了重要参考依据。

1两步IADC 结构两步IADC 有SAR +IADC1[6，13]，SAR +IADC2[7]，IADC2+cyclic [8]，Single-loopIADC2[9]和IADC2+IADC1[3]等几种结构，综合比较几种结构的优缺点，本文选择了IADC2+IACD1结构进行行为级模型的搭建。

两步增量ADC 的VerilogA 行为级建模与仿真分析魏巍，辛晓宁，栾鑫（沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870）摘要：为了更好的设计实现一种通过对同一硬件多次使用实现高分辨率数据转换的二阶两步增量式ADC 电路的晶体管级电路，借助ADMS 仿真工具，对一种基于电路复用的双采样、一位量化两步IADC （IADC2+IAD1）的各个模块和整体进行了VerilogA 行为级建模，并给出了输入输出特性曲线，微分非线性等仿真结果。

Verilog建模示例

奇数分频电路
• 错位异或法：对占空比为50％的N倍奇数分频 • 首先进行上升沿出发的模N奇数，到某选定值时输出翻转，然后经 (N-1)/2再次翻转，得到一奇数N分频时钟； • 其次进行下降沿出发的模N记数，到某选定值时输出翻转，然后经 (N-1)/2再次翻转，也得到一奇数N分频时钟； • 将两个信号进行或运算
e a b y
3-8译码器
module decode3to8(din,reset,dout); input [2:0] din; input reset_n; output [7:0] dout; reg [7:0] dout; always @(din or reset) begin if (!reset_n) dout = 8’b0000_0000; else case (din) 1’b000: dout = 8’b0000_0001; 1’b001: dout = 8’b0000_0010; 1’b010: dout = 8’b0000_0100; 1’b011: dout = 8’b0000_1000; 1’b100: dout = 8’b0001_0000; 1’b101: dout = 8’b0010_0000; 1’b110: dout = 8’b0100_0000; 1’b111: dout = 8’b1000_0000; endcase end endmodule
二always块状态机
A/Z=0/1 A/Z=0/0
S0
A/Z=1/0
S3
A/Z=1/1
A/Z=0/0
A/Z=1/1
A/Z=0/0
S1
A/Z=1/1
S2
二always块状态机
module mealy_fsm(z,a, clk, rst_n); parameter S0 = 0,S1 = 1,S2 = 2,S3 = 3; output z; input a,clk,rst_n; reg z; reg [1:0] state,new_state; always @(posedge clk or negedge rst_n) if (~rst_n) state <= S0; else state <= new_state; end always @(state or a) case (state) s0: if (a) begin z = 1; new_state = S2; end else z = 0;

VerilogHDL建模概述

VerilogHDL建模概述Verilog HDL 建模概述在数字电路设计中，数字电路可简单归纳为两种要素：线和器件。

线是器件管脚之间的物理连线；器件也可简单归纳为组合逻辑器件（如与或⾮门等）和时序逻辑器件（如寄存器、锁存器、RAM等）。

⼀个数字系统（硬件）就是多个器件通过⼀定的连线关系组合在⼀块的。

因此，Verilog HDL的建模实际上就是如何使⽤HDL语⾔对数字电路的两种基本要素的特性及相互之间的关系进⾏描述的过程。

下⾯通过⼀些实例，以便对Verilog HDL 的设计建模有个⼤概的印象。

1 模块模块（module）是Verilog 的基本描述单位，⽤于描述某个设计的功能或结构及与其他模块通信的外部端⼝。

模块在概念上可等同⼀个器件就如我们调⽤通⽤器件（与门、三态门等）或通⽤宏单元（计数器、ALU、CPU）等，因此，⼀个模块可在另⼀个模块中调⽤。

⼀个电路设计可由多个模块组合⽽成，因此⼀个模块的设计只是⼀个系统设计中的某个层次设计，模块设计可采⽤多种建模⽅式。

1.1 简单事例下⾯先介绍⼏个简单的Verilog HDL程序。

例[1] 加法器module addr (a, b, cin, count, sum);input [2:0] a;input [2:0] b;input cin;output count;output [2:0] sum;assign {count,sum} = a +b + cin;endmodule该例描述⼀个3位加法器，从例⼦可看出整个模块是以module 开始，endmodule 结束。

例[2] ⽐较器module compare （equal，a，b）；input [1:0] a,b; // declare the input signal ;output equare ; // declare the output signal;assign equare = (a == b) ? 1:0 ;/ * if a = b , output 1, otherwise 0；*/endmodule该例描述⼀个⽐较器，从上可看到，/* .... */ 和// ... 表⽰注释部分。

连载《fpga线下培训-第6天》【FPGA数据流建模、行为级建模、结构化建模区别】及【Ve。。。

连载《fpga线下培训-第6天》【FPGA数据流建模、⾏为级建模、结构化建模区别】及【Ve。

这篇⽂件记录，FPGA的3种建模⽅式及基本的Verilog HDL语法，内容会根据学习进度，不断更新⼀、FPGA的3种建模⽅式 A、数据流建模（assign）在数字电路中，信号经过组合逻辑时会类似于数据流动，即信号从输⼊流向输出，并不会在其中存储。

当输⼊变化时，总会在⼀定时间以后体现在输出端同样，我们可以模拟数字电路的这⼀特性，对其进⾏建模，这种建模⽅式通常被称为数据流建模 1.1、是使⽤连续赋值语句(assign)对电路的逻辑功能进⾏描述，该⽅式特别便于对组合逻辑电路建模 1.2、连续驱动，连续赋值语句是连续驱动的，也就是说只要输⼊发⽣变化，都会导致该语句的重新计算。

　 1.3、只有线⽹型的变量才能在assign语句中被赋值 1.4、因为assign语句中被赋值的变量，在仿真器中不会存储其值，所以该变量必须是线⽹（Nets）类型，不能是寄存器（reg）类型 1.5、线⽹类型的变量，可以被多重驱动，也就是说可以在多个assign语句中驱动同⼀个net 1.6、reg型变量，不能被不同的⾏为进程（eg：always块）驱动 1.7、建议使⽤assign对组合逻辑建模，这是因为assign语句的连续驱动特点与组合逻辑的⾏为⾮常相似，⽽且在assign语句中加延时可以⾮常精确地模拟组合逻辑的惯性延时。

1.8、assign语句与⾏为语句块（always和initial）、其它连续赋值语句、门级模型之间是并⾏的。

⼀个连续赋值语句是⼀个独⽴的进程，进程之间是并发的，同时也是交织的 B、⾏为级建模（initial、always）　⾏为⽅式的建模是指采⽤对信号⾏为级的描述（不是结构级的描述）的⽅法来建模。

在表⽰⽅⾯，类似数据流的建模⽅式，但⼀般是把⽤initial 块语句或always 块语句描述的归为⾏为建模⽅式。

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，用于描述和设计数字电路。

在Verilog中，有三种不同的描述方式：
1. 行为描述方式（Behavioral Modeling）：行为描述方式是一
种基于事件的描述方法，用于描述数字电路的行为和功能。

在行为描述方式中，使用进程或函数来描述电路的操作和行为。

例如，使用if-else语句、for循环和并行块等来描述数字电路
的行为。

行为描述方式更接近于编程语言，可以方便地实现复杂的逻辑和算法。

2. 数据流描述方式（Dataflow Modeling）：数据流描述方式是
一种基于信号流动的描述方法，用于描述数字电路的数据流和信号传递。

在数据流描述方式中，使用逻辑运算符（如AND、OR、NOT等）和信号赋值等来描述数字电路的数据流。

数据
流描述方式更接近于电路的物理结构，可以方便地实现组合逻辑。

3. 结构描述方式（Structural Modeling）：结构描述方式是一
种基于模块和组件的描述方法，用于描述数字电路的结构和组成。

在结构描述方式中，使用模块实例化、端口连接和网表等来描述数字电路的结构。

结构描述方式更接近于电路的布局和连接，可以方便地进行模块化设计和层次化设计。

Verilog语言实现5分频电路的设计

Verilog语言实现5分频电路的设计1.行为建模方法：使用行为建模方法，可以通过描述电路的功能行为来实现5分频电路。

以下是使用Verilog语言进行行为建模的代码示例：```verilogmodule DivideBy5input wire clk,output wire clk_outreg [2:0] counter;counter <= 0;clk_out <= ~clk_out;end else begincounter <= counter + 1;endendendmodule```在该示例中，定义了一个模块`DivideBy5`，包含一个输入端口`clk`和一个输出端口`clk_out`，分别用于输入时钟信号和输出分频后的时钟信号。

`reg [2:0] counter`是一个3位的寄存器，用于计数。

当计数达到5时，即计数器的值为5，会将`counter`复位为0，并将输出时钟信号`clk_out`取反。

否则，计数器的值会自增12.结构建模方法：使用结构建模方法，可以通过组合和顺序电路的连接方式来实现5分频电路。

以下是使用Verilog语言进行结构建模的代码示例：```verilogmodule DivideBy5input wire clk,output wire clk_outwire clk_out_2;wire clk_out_3;wire clk_out_4;DivideBy2 div_by_2 ( .clk(clk), .clk_out(clk_out_2) );DivideBy2 div_by_3 ( .clk(clk_out_2), .clk_out(clk_out_3) );DivideBy2 div_by_4 ( .clk(clk_out_3), .clk_out(clk_out_4) );DivideBy2 div_by_5 ( .clk(clk_out_4), .clk_out(clk_out) );endmodulemodule DivideBy2input wire clk,output wire clk_outreg clk_out;clk_out <= ~clk_out;endendmodule```在该示例中，定义了两个模块`DivideBy5`和`DivideBy2`。

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▪ 循环执行 ▪ 按顺序执行其中的语句，最后一条语句执行完后，再次执行第一条语句
module clock_gen (clock); output clock; reg clock; initial clock=1’b0; always #10 clock = ~clock; endmodule
▪ always语句从仿真0时刻起，每隔10个时间单位执行一次clock信号取反操作。
同时进行端口/数据声明和初始化
module adder (sum,co,a,b,ci);
output reg [7:0] 位sum
output reg 化1位co
sum=0;//初始化8 co=0;//初始
input [7:0] a, b;
input
ci;
…..
endmodule
2. always语句
▪ 在每个时钟上升沿时读取in1,in2,in3和reg1,计算右侧表达式,该值临时保存。
▪ 对左侧的赋值在相应的调度时刻发生。 ▪ 每个赋值操作在被调度的仿真时刻完成。
▪ 使用非阻塞赋值来避免竞争
//使用阻塞语句的两个并行always块 always @ ( posedge clock)
a=b; always @ ( posedge clock)
b=a; //使用非阻塞语句的两个并行always块 always @ ( posedge clock)
x=0; y=0; z=1; counter=0; reg_a= 16’b0; reg_b=reg_a; #15 reg_a[2] <=1’b1; #10 reg_b[15:13]<={x, y, z} count<=count +1; end
▪ reg_a[2]=1在15时刻执行
▪ reg_b[15:13]={x,y, z}在时刻10执行。
5.2 过程赋值语句
▪ 在过程块中的赋值称为过程赋值。 ▪ 在过程赋值语句中表达式左边的信号必须是寄存器类型
（如reg类型） ▪ 在过程赋值语句等式右边可以是任何有效的表达式，数据
类型也没有限制。 ▪ 如果一个信号没有声明则缺省为wire类型。使用过程赋值
语句给wire赋值会产生错误。
▪ Verilog包括两种过程赋值语句
时间
所执行语句
0
பைடு நூலகம்
m=1’b0;
5
a=1’b1;
10
x=1’b0;
30
b=1’b0;
35
y=1’b1;
end
endmodule
Initial块语句在仿真期间只执行一次，一般用于初始化、信号监视、生成仿真波形等。也可用变量声明的方式来进行初始化。
在变量声明的同时进行初始化
//定义时钟变量 reg clock; //设置值为0 initial clock=0; //不用上术方法，只直接在变 //量声明时初始化 reg clock=0;
5.1 结构化过程语句
Verilog中有两种结构化过程语句：initial和always语句，是行为建模的两种基本语句，所有的行为语句只能出现在这两种结构化过程语句里。
➢每个initial语句和always语句代表一个独立的执行过程（或过程块）。
这两种语句不能嵌套使用。verilog本质上是并发的，这些块并发执行，而不是顺序执行。
▪ 行为级描述是对系统的高抽象级描述。在这个抽象级，注重的是整个系统的功能而不是实现。
▪ Verilog有高级编程语言结构用于行为描述，包括： wait, while, if then, case和forever，for等
▪ Verilog的行为建模是用一系列以高级编程语言编写的并行的、动态的过程块来描述系统的工作。
▪ 使用“<=”作为赋值符 ▪ 非阻塞赋值语句并行执行，即一条语句不会“阻塞”其
它语句执行，充许赋值调度。
reg x, y, z; reg [15:0] reg_a, reg_b; interget counter; //所有的行为语句放在initial或always
块内 initial begin
initial begin
Time 0
x=0; y=0; z=1; counter=0;
reg_a= 16’b0; reg_b=reg_aT;ime 15
#15 reg_a[2] =1’b1; #10 reg_b[15:13]={x, y, Tzi}me 25
count=count +1;
end
2.非阻塞赋值语句
1.initial语句
▪ 只能执行一次 ▪ 一个模块中若有多个initial块，则它们同时执行。 ▪ 块内若有多条语句，需要用begin和end将它们组合，一条语句则不需要。
module stimulus;
reg x, y, a, b, m;
initial m=1’b0;//一条语句，无需begin-end initial begin //多条语句，需begin-end #5 a=1’b1; #25 b=1’b0; end initial begin #10 x=1’b0; #25 y=1’b1;
第五讲行为建模
结构化的过程语句过程赋值语句时序控制。条件语句分支语句循环语句顺序块和并行块
随着设计复杂程度的不断提高，在设计早期对所采用的算法和各种整体结构进行全面的评价变得十分重要，这时需要进行行为描述。
行为描述：从电路的外部行为角度进行描述，即描述电路的输入与输出之间的关系。
▪ count=count+1在时刻0执行
▪ 此处仅为说明阻塞和非阻塞之区别，不要在同一个块内同时使用两种语句。
非阻塞赋值常用来描述多个数据并发传输的行为。
always @ ( posedge clock) begin
reg1<= #1 in1; reg2<= @ (negedge clock ) in2 ^ in3; reg3<= #1 reg1; end
▪ 阻塞赋值 ▪ 非阻塞赋值
1.阻塞赋值语句
▪ 使用“=”作为赋值符 ▪ 阻塞赋值语句按顺序执行，一条语句完全执行完后，才
执行下一条语句，即有“阻塞”作用。
reg x, y, z;
reg [15:0] reg_a, reg_b;
interget counter;
//所有的行为语句放在initial或always 块内