第7章(Verilog综合设计实例)

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(完整版)VerilogHDL数字设计与综合(第二版)第七章课后习题答案

1．声明一个名为oscillate的寄存器变量并将它初始化为0。

使其每30个时间单位进行一次取反操作。

不要使用always语句。

提示：使用forever循环。

答：代码如下：reg oscillate;initialbeginoscillate<=0;forever #30 oscillate<=~oscillate;end2．设计一个周期为40个时间单位的时钟信号，其占空比为25%。

使用always和initial块进行设计。

将其在仿真0时刻的值初始化为0。

答：代码如下：reg clock;initialclock<=0;alwaysbegin#30 clock<=1;#10 clock<=0;end3．给定下面含有阻塞过程赋值语句的initial块。

每条语句在什么仿真时刻开始执行？a，b，c 和d在仿真过程中的中间值和仿真结束时的值是什么？答：仿真输出结果：4．在第3题中，如果initial块中包括的是非阻塞过程赋值语句，那么各个问题的答案是什么？答：第7章行为级建模79最终d没有输出，因为d<= #20 {a,b,c};语句执行的是先将a，b，c取值存储，在20个时间单位后将存储的值赋给d，因为b，c在初始时刻没有值，所以d值也是不确定的。

5．指出在下面的Verilog代码中各条语句的执行顺序。

其中是否含有不确定的执行顺序？a，b，c和d的最终值是什么？答：先执行a=1’b0,b=1’b1,然后执行#0 c=b,#0 d=a,执行顺序不确定，最终输出结果a=0,b=1,c=1,d=0. 6．在下面的例子中，d的最终值是什么？答：仿真输出波形如下，最终输出结果d=1。

0时刻b|c的值是1，在25个时间刻度后赋给d。

7．使用带有同步清零端的D触发器（清零端高电平有效，在时钟下降沿执行清零操作）设计一个下降沿触发的D触发器，只能使用行为语句。

提示：D触发器的输出q应当声明为寄存器变量。

VerilogHDL综合性设计

VerilogHDL综合性设计
VerilogHDL 综合性设计
1 时钟安排
选用上升沿触发的单时钟信号,尽量不使用混合触发的时钟信号。

因为时钟周期在时序分析的过程中是关键问题,它还影响到时钟的频率。

使用简单的时钟结构利于时钟信号的分析和保持,避免在时钟信号上添加buffer,还利于得到更好的综合结果。

尽量避免使用门控时钟。

时钟门控电路通常与工艺和时序有关,错误的
时序关系会导致错误的时钟和脉冲干扰。

时钟的skew 会导致hold time 的混乱, 如
同时,要避免使用内部的寄生时钟和寄生reset。

寄生时钟不能作为扫描
链的一部分,所以会使设计的可测试性下降,综合约束的设计难度提高。

只有一
些低功耗的设计需要门控时钟,在顶层模块中注意要把时钟或reset 电路作为分
立模块。

2 综合代码
使用可综合的代码可以提高电路的可测试性,简化静态时序分析,使门级
的电路和初始的寄存器级代码功能一致。

利用寄存器代替组合逻辑的反馈,避免使用锁存器(Latches)。

寄存器受到时序逻辑的青睐,它可以维持一致性和综合的正确性。

在设计中用reset 信号来
初始化寄存器的信号。

在Verilog 中不要使用initial 语句对信号进行初始化。

在每个always 块中,指定完整的敏感信号列表。

如果不指定完整的敏感
信号,行为级的前端综合和后端综合网表的结果会不符。

综合工具在elaborate 设计时会给出警告。

若增加多余的敏感信号则会降低仿真的速度。

另外,注意阻。

Verilog的135个经典设计实例

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。

verilog的15个经典设计实例

module block(c,b,a,clk); output c,b; input clk,a; reg c,b; always @(posedge clk)
begin b=a; c=b; end endmodule
【例 5.11】模为 60 的 BCD 码加法计数器
module count60(qout,cout,data,load,cin,reset,clk);
【例 5.6】用 fork-join 并行块产生信号波形
`timescale 10ns/1ns module wave2; reg wave; parameter cycle=5; initial
fork wave=0;
#(cycle) wave=1; #(2*cycle) wave=0; #(3*cycle) wave=1; #(4*cycle) wave=0; #(5*cycle) wave=1; #(6*cycle) $finish; join initial $monitor($time,,,"wave=%b",wave); endmodule
else
out<=out+1;
end
endmodule
//同步复位 //计数
【例 3.3】4 位全加器的仿真程序
`timescale 1ns/1ns `include "adder4.v" module adder_tp; reg[3:0] a,b; reg cin; wire[3:0] sum; wire cout; integer i,j;
output[7:0] qout;
output cout;
input[7:0] data;
input load,cin,clk,reset;

verilog代码综合成电路

verilog代码综合成电路
标题: Verilog代码综合成电路
Verilog硬件描述语言(HDL)广泛应用于数字电路的设计和验证。

它采用硬件描述语言的文本形式来描述数字电路的行为和结构。

Verilog代码可以使用EDA工具(电子设计自动化工具)进行综合,最终生成门级模拟网表或实际的电路布局。

综合过程通常包括以下几个主要步骤:
1. 代码分析和解析
首先,EDA工具会读取Verilog源代码,对其进行语法和语义分析。

如果代码存在错误,工具会给出相应的错误信息和警告。

2. 优化和技术映射
在这个步骤中,工具会优化代码,并将其映射到目标技术库中的基本逻辑门、触发器等元件。

优化包括如逻辑简化、时序优化等。

3. 网表生成
优化后的逻辑门级描述被转换成硬件描述的数据结构,即网表(Netlist)。

网表包含了设计中每个逻辑元件、互连线路的详细信息。

4. 后续处理
网表可用于门级仿真、功耗估算、布局布线等后续工作。

一些EDA工具还会生成与FPGA或定制芯片相关的配置文件。

Verilog代码综合为我们提供了从高层次抽象硬件描述到实际电路实现的桥梁。

对于复杂的数字系统,HDL和EDA工具使得设计过程自动化、高效和可管理。

FPGA综合设计实例

FPGA综合设计实例FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路设备，具有可编程功能，可以根据用户的需求进行不同的设计。

综合设计是指将高级硬件描述语言（HDL）转化为对应的逻辑网表，并进行布线和时序优化的过程。

下面将介绍一个FPGA综合设计的实例。

在这个实例中，我们将使用Verilog HDL来设计一个简单的4位加法器。

这个加法器可以接受两个4位的二进制数作为输入，并将它们相加得到一个4位的二进制数作为输出。

首先，我们需要定义输入和输出信号。

使用Verilog HDL，我们可以使用wire或reg关键字来声明这些信号。

在这个例子中，我们将使用reg关键字。

```verilogmodule adderinput [3:0] A, B,output [3:0] Sreg [3:0] S;// Adder logic implementation goes hereendmodule```接下来，我们需要在模块中实现加法器的逻辑。

我们可以使用Verilog HDL中的"+"操作符来实现加法操作。

```verilogmodule adderinput [3:0] A, B,output [3:0] Sreg [3:0] S;S=A+B;endendmodule```最后，我们需要在FPGA中综合和实现这个设计。

首先，我们需要使用综合工具将Verilog HDL代码转化为逻辑网表。

这个过程也称为综合。

接下来，我们需要使用布局工具将逻辑网表映射到FPGA中的可用资源上，并进行适当的布线。

这个过程也称为布局和布线。

最后，我们需要使用时序优化工具来优化设计的时序性能，并进行时序约束以确保电路的正确功能。

总结起来，这个实例展示了一个简单的FPGA综合设计过程。

通过使用Verilog HDL和相应的工具，我们可以将高级硬件描述语言转化为可在FPGA中实现的逻辑电路，并通过综合、布局和布线、时序优化等步骤完成设计。

Verilog7设计实例精品

begin reg [t:0] va, vb, vc, vd; {va,vb,vc,vd}={a,b,c,d}; sort2(va,vc); sort2(vb,vd); sort2(va,vb); sort2(vc,vd); sort2(vb,vc);
{ra,rb,rc,rd}={va,vb,vc,vd}; end
使用连续赋值、case语句或if-if-else）中分支条件是互斥的话，综合器能自动地生成并行的多路器。
多路器设计方案之一: modul emux1(out, a, b, sel); output out; input a, b, sel; assign out = sel? a : b; endmodule
//bufif1是一个Verilog门级原语（primitive）
bufif1 mybuf1(out, in, enable); endmodule
2. 时序逻辑电路设计实例
[例1]触发器设计实例 module dff( q, data, clk); output q; input data, clk; reg q; always @( posedge clk ) begin
//组合逻辑 begin case(opcode) //算术运算 `plus: out=a+b;
default:out=8'hx; endcase end endmodule
[例3].利用task和电平敏感的always块设计比较后重组信号的组合逻辑. module sort4(ra,rb,rc,rd,a,b,c,d); parameter t=3; output [t:0] ra, rb, rc, rd; input [t:0] a, b, c, d; reg [t:0] ra, rb, rc, rd; always @(a or b or c or d) //用电平敏感的always块描述组合逻辑

2014年PLD习题集(含参考答案)数字系统设计

第1章习题1.1 名词解释PROM CPLD FPGA ASICJTAG边界扫描FPGA/CPLD编程与配置逻辑综合PAL EDA GAL IP-CORE ISP ASIC RTL FPGA SOPC CPLDIP-CORE SOC和SOPC EDA/CAD1.2 现代EDA技术的特点有哪些？采用HDL描述、自顶向下、开放标准、具有完备设计库1.3 什么是Top-down设计方式？（P4）1.4 数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？74LS系列/4000系列常规逻辑门设计:设计难度大、调试复杂采用CPLD/FPGA等可编程器件来设计：用HDL描述、设计难度小、调试仿真方便，开发费用低，但单位成本较高，适合小批量应用专用集成电路设计：设计掩模成本高，适合大批量应用1.5什么是IP复用技术？IP核对EDA技术的应用和发展有什么意义？（P5）IP可重复使用的一种功能设计，可节省设计时间、缩短开发周期，避免重复劳动为大规模SOC设计提供开发基础、和开发平台。

1.6 用硬件描述语言设计数字电路有什么优势？优势：可进行行为级、RTL级、门级多层面对电路进行描述、可功能仿真时序分析，与工艺无关。

1.8 基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？（P8 图1.7）1.9 什么是综合？常用的综合工具有哪些？HDL→RTL→门级→网表的描述转换过程ALTERA:MAX-PLUSII，Quartus, Xilinx:ISE , Lattice: ispLERVER1.10 功能仿真与时序仿真有什么区别？功能仿真不考虑器件延时，而时序分析必须考虑在不同器件中的物理信号的延时1.11 数字逻辑设计描述分哪几个层级，各有什么特点。

1.12、为何任意组合逻辑电路可用通用的与阵列、或阵列组合来实现。

可表示为布尔代数方程，由乘积项的和表示1.13 FPGA与CPLD在实现方式或内部结构上的主要区别查表、与或阵列1.14 VerilogHDL与计算机程序设计语言主要区别（描述并行电路行为或结构、描述的串行指令流）1.15 简述“逻辑综合”功能作用。

verilog综合课程设计

verilog综合课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握Verilog硬件描述语言的基本语法和结构；2. 学会使用Verilog进行数字电路的设计与描述；3. 理解数字电路的基本组成和功能，并能运用Verilog进行相应的实现；4. 了解Verilog代码的综合过程，理解综合工具的作用和原理。

技能目标：1. 能够运用Verilog编写简单的数字电路模块；2. 能够使用综合工具对Verilog代码进行综合，生成对应的硬件描述；3. 能够分析和解决Verilog综合过程中遇到的问题；4. 培养学生的实际操作能力，提高团队协作和沟通技巧。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路设计和Verilog语言的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨、细致的学习态度，注重代码质量和工程规范；3. 增强学生的自信心，培养面对挑战和困难时的积极心态；4. 培养学生的创新意识，鼓励尝试新方法，勇于实践。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，要求学生在掌握理论知识的基础上，进行实际操作和练习。

学生特点：学生具备一定的数字电路基础，了解基本的硬件描述语言概念，对Verilog有一定了解。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调实际操作和动手能力，通过案例分析、小组讨论等形式，提高学生的综合运用能力。

在教学过程中，关注学生的学习进度和反馈，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。

将目标分解为具体的学习成果，以便于后续的教学设计和评估。

二、教学内容1. Verilog基础知识回顾：数据类型、运算符、控制语句、模块定义等；教材章节：第一章 Verilog基础知识。

2. 数字电路设计基础：组合逻辑电路、时序逻辑电路设计方法；教材章节：第二章数字电路设计基础。

3. Verilog代码编写规范：代码风格、命名规则、注释使用等；教材章节：第三章编码规范与风格。

4. 常用Verilog模块设计：触发器、计数器、状态机等；教材章节：第四章常用Verilog模块设计。

《Verilog HDL数字系统设计——原理、实例及仿真》课件第4章

拟仿真的过程语句，通常不能被逻辑综合工具所支持。
第4章行为级建模方法
9
图4.1 initial语句执行顺序
第4章行为级建模方法
10
【例4.1】用initial语句在仿真开始时对各变量进行初始化。
initial begin ina ='b000000; #10 ina ='b011000; #10 ina ='b011010; #10 ina ='b011011; #10 ina ='b010011; #10 ina ='b001100; end
法格式如下： always @ <敏感信号表达式> 语句块
其中，语句块的格式为 <块定义语句1> 时间控制1 行为语句1；
… 时间控制n 行为语句n； <块定义语句2>
第4章行为级建模方法
13
以上的格式中： (1) 关键词always表明了该过程块是一个“always过程块”。 (2) @ <敏感信号表达式>是可选项，有敏感事件列表的语句块被称为“由事件控制的语句块”，它的执行要受敏感事件的控制。 (3) “时间控制”用来对过程块内各条语句的执行时间进行控制，它可以是任何一种时间控制方式。 (4) 语句块中的行为语句可以是如下语句中的一种：过程赋值语句(阻塞型或非阻塞型)、过程连续赋值语句、if条件分支语句、case条件分支语句、循环控制语句(forever、repeat、 while、for循环控制语句)、wait等待语句、disable中断语句、事件触发语句、任务调用语句(用户定义第4章行为级建模方法
4
通过该例，应建立以下概念： (1) 只有寄存器类型的信号才可以在always和initial 语句中进行赋值，类型定义通过reg语句实现； (2) 采用行为级描述方式，即直接采用“+”来描述加法， {Count，Sum}表示对位数的扩展，因为两个1 bit相加，产生的和有两位，低位放在Sum变量中，进位放在Count 中； (3) always语句一直重复执行，由敏感列表(always语句括号内的变量)中的变量触发； (4) always语句从0时刻开始； (5) 在begin和end之间的语句是顺序执行的，属于串行语句。

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通过上述对奇、偶分频器的分析可以看出，利用前面的
方法可以很方便地实现分频系数任意，输出占空比为1∶1的分频器。其模块实现见代码7.1.5，其功能仿真见图7.1.5。代码7.1.5 分频系数任意，输出占空比为1∶1的分频器。
第7章 Verilog综合设计实例
module samp7_1_5(clk， rst， clk_out， N)； // N_division的顶层调用模块
第7章 Verilog综合设计实例
第7章 Verilog综合设计实例
7.1 分频器的设计
7.2 乐曲播放器
7.3 电子表 7.4 VGA控制器
7.5 简单模型机设计
第7章 Verilog综合设计实例
7.1 分频器的设计
7.1.1
偶数分频器是指分频系数是偶数，即分频系数N=2n
(n=1， 2， …)。根据分频系数的不同又可分为： 2K分频器
第7章 Verilog综合设计实例
7.1.2
奇数分频器是指分频系数是奇数，即分频系数N=2n+1 (n=1， 2， …)。对于奇数分频的电路，根据输出信号的占空比不同可分为占空比1∶1和非占空比1∶1电路。占空比非1∶1奇数分频的实现方法与占空比1∶1的偶数分频器相同，这里不再赘述。下面主要介绍占空比是1∶1奇数分频器的实现方法(注意占空比1∶1奇数分频器要求输入时钟信号占空比也必须是1∶1)。在设计过程中需要同时利用输
input
output reg
clk， rst；
clk_out； clk_out；
//
第7章 Verilog综合设计实例
reg［3:0］
parameter
count；
N = 6；
always @ (posedge clk)
if(!rst) begin count <= 1′b0； clk_out <= 1′b0； end else if(N%2==0)
output
clk_even；
count1， count2；
reg［3:0］ reg
clkA， clkB；
第7章 Verilog综合设计实例
wire clk_even； parameter N = 5；
assign clk_re = ~clk； //生成clk_re assign clk_even = clkA | clkB；// always @(posedge clk) if(!rst) begin count1 <= 1′b0； clkA <= 1′b0； end else if(N%2==1) begin if(count1 < (N - 1)) begin //clk上升沿触发产生clkA
第7章 Verilog综合设计实例
module samp_7_1_1(clk， rst， clk_odd)； //odd1_division的顶层调用模块
input input clk； rst； // //
output
endmodule
clk_odd；
//
//分频系数为6
odd1_division #(6) u1(clk， rst， clk_odd)；
if(count2 == (N - 1)/2) begin
clkB <= ~clkB；
第7章 Verilog综合设计实例
end
end else
begin
clkB <= ~clkB； count2 <= 1′b0； end end else clkB=1′b0；
endmodule
第7章 Verilog综合设计实例
第7章 Verilog综合设计实例
图7.1.4 代码7.1.4的功能仿真图
第7章 Verilog综合设计实例
奇数分频器的具体实现如代码7.1.4，其波形仿真如图
7.1.4中的clk、 rst、 clk_even信号。代码7.1.4 输出占空比为1∶1的奇数分频器。
第7章 Verilog综合设计实例
第7章 Verilog综合设计实例
//odd3_division
module samp_7_1_3 (clk， rst， clk_div2， clk_div4， clk_div16)； input clk， rst； // //输出2、 4、 16 odd3_division u1(clk， rst， clk_div2， clk_div4， clk_div16)； endmodule //2 N分频器的模块定义，输出2、 4、 16分频占空比为1∶1 clk， rst； count；
入时钟信号的上升沿和下降沿来进行触发，比偶数分频器要
略微复杂。
第7章 Verilog综合设计实例
常用的实现方式是采用两个计数器，一个计数器用输入时
钟信号的上升沿触发计数，另一个则用输入时钟信号的下降沿触发计数。这两个计数器的模均为N，且各自控制产生一个N 分频的电平信号，输出的分频信号对两个计数器产生的电平信号进行逻辑或运算，就可以得到占空比为1∶1的奇数分频器。例如，一个5分频器的实现过程中，两个计数器的工作与输出信号的关系如图7.1.4所示。两个计数器分别是count1和 count2， clk_A、 clk_B分别是count1、 count2控制的模5计数器输出， clk_even是信号clk_A和clk_B的逻辑或输出。需要注意的是，该电路必须在一次复位信号有效后才能正常工作。
input ［3∶0］
reg［3∶0］ reg
N；
count1， count2；
clkA， clkB；
output
clk_div2， clk_div4， clk_div16；
module odd3_division(clk， rst， clk_div2， clk_div4， clk_div16)；
input output clk_div2， clk_div4， clk_div16； reg［15:0］
仿真波形说明：图7.1.2也是在参数N=6时的仿真情况，
从图中可以看出，在复位信号为高电平时，输出信号clk_odd 是输入时钟clk的6分频信号，且占空比为1∶1。
第7章 Verilog综合设计实例
图7.1.2 代码7.1.2功能仿真图
第7章 Verilog综合设计实例
2. 2K
2K分频器可以采用非2K分频器的实现方法，只是计数模值是2K，是计数器中的一种特例。利用这种特殊性其各个计数位也可被用来作为分频输出，且输出为方波。若计数器为 4位，则计数器的最低位即可以实现2分频，最高位可以实现 16分频。具体实现见代码7.1.3，图7.1.3是其功能仿真图。代码7.1.3 多输出2N分频器。
always @ (posedge clk_re)
if(!rst) begin
//clk下降沿触发产生clkB
count2 <= 1′b0；
clkB <= 1′b0； end else if(N%2==1) begin if(count2 < (N - 1)) begin
count2 <= count2 + 1′b1；
第7章 Verilog综合设计实例
2) 占空比1∶1
设计方法是设计一个模N/2的计数器，计数器的计数范围是0~N/2-1，当计数值为N/2-1时，输出进行翻转。模块实现见代码7.1.2，其功能仿真如图7.1.2所示。代码7.1.2 输出占空比为1∶1的偶数分频器。
第7章 Verilog综合设计实例
//24
count <= count + 1′b1；
endmodΒιβλιοθήκη le第7章 Verilog综合设计实例
仿真波形说明：图7.1.3可以产生占空比是1∶1的多个2K
分频信号。从代码中可看到，这主要是通过将计数器的各二进制位作输出来实现的。
第7章 Verilog综合设计实例
图7.1.3 代码7.1.3功能仿真图
input output clk， rst； clk_out；
input ［3∶0］ N； // N
N_division u2(clk， rst， clk_out， N)； endmodule module N_division(clk， rst， clk_out， N)； input output clk， rst； clk_out；
//偶数分频，输出占空比1∶N-1 module odd1_division(clk， rst， clk_out)； input clk， rst；
第7章 Verilog综合设计实例
output
reg
clk_out；
clk_out； count；
reg［3:0］
parameter N = 6；
always @ (posedge clk) if(!rst) begin count <= 1′b0； clk_out <= 1′b0； end
和非2K分频器；根据输出信号的占空比还可分为占空比1∶1 和非占空比1∶1电路。
第7章 Verilog综合设计实例
1. 非2K
1) 占空比非1∶1 这类电路的设计方法是首先设计一个模N的计数器，计数器的计数范围是0~N-1，当计数值为N-1时，输出为1，否则输出为0。具体代码如代码7.1.1所示，其对应的功能仿真图见图7.1.1。代码7.1.1 偶数分频，输出占空比为1∶N-1的分频器。
第7章 Verilog综合设计实例
count1 <= count1 + 1′b1；
if(count1 == (N - 1)/2) begin