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第1章 Verilog HDL入门

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Verilog HDL 是硬件描述语言的一种，它是 目前应用最广泛的一种硬件描述语言，用于数字 系统的设计。设计者用它进行数字逻辑系统的仿 真模拟、时序分析、逻辑综合。
1.2.2 Verilog HDL的发展历史
1980`s
Verilog-XL 诞生
Verilog IEEE 1364-2005……
2001 Verilog EEE1364-2001 标准公开发表
1989 Cadence 公司购买 Verilog HDL的版权
1999 模拟和数字都适用的 Verilog 标准公开发表
1990 Verilog HDL 公开发表
1995 Verilog IEEE1364 标准公开发表
1990有关Verilog HDL的 全部权利都移交给OVI(Open Verilog International)组织
1.3复杂数字系统的设计方法
1.3.1 什么是复杂数字逻辑系统
• 嵌入式微处理机系统 • 数字信号处理系统 • 高速并行计算逻辑 • 高速通信协议电路 • 高速编码/解码、加密/解密电路 • 复杂的多功能智能接口 • 门逻辑总数超过几万门达到几百甚至达几千万门的数
字系统
1.3.2 传统的设计方法
1.4 典型设计流程
Top-Down 设计思想 Top-Down 设计思想
系统级设计
模块A
模块B
模块C
模 块 A11
模 块 B2
模 块 B3
模 块 C1
模 块 C2
用EDA设计数字系统的典型流程
设计要求 电路图设计 电路功能仿真 HDL设计 HDL功能仿真 逻辑综合、时序 验证 工艺文 件 优化、布局布线 布线后门级仿真
采用Verilog HDL输入法时，由于 Verilog HDL的标准化，可以很容易把完成 的设计进行移植到不同厂家的不同芯片。 采用Verilog HDL输入法最大的优点是其与 工艺无关性。
1.3.4 软核、固核和硬核
♦ 软核（Soft Core）：经过验证的、可综
合的、实现后门数在5000门以上的HDL 模型 ♦ 固核（Firm Core）：在某FPGA器件上实 现的、经过验证、5000门以上的电路结 构编码文献 ♦ 硬核（Hard Core）：以某种工艺实现的、 经过验证、5000门以上的电路结构版图 掩膜
♦ 查用器件手册； ♦ 选用合适的微处理器和电路芯片； ♦ 设计面包板和线路板； ♦ 调试； ♦ 定型；
设计复杂的系统（几十万门以上）极其困难！
1.3.3 Verilog HDL设计法
选用合适的 EDA仿真工具； 选用合适电路图输入和HDL编辑工具； 逐个编写可综合HDL模块； 逐个编写HDL测试模块； 逐个做 HDL 电路逻辑访真； 编写 HDL总测试模块； 做系统电路逻辑总仿真； 选用合适的基本逻辑元件库和宏库 租用或购买必要的IP核； 选用合适的综合器； 进行综合得到门级电路结构； 布局布线，得到时延文件； 后仿真； 定型， FPGA编码或ASIC投片
实现
电路制造版图或FPGA 码流文件
1.5 硬件描述语言的发展趋势
当前集成电路的设计面临一些问题，如设 计重用、知识产权和内核插入；高层次综合和 混合模型的总和；验证包括仿真验证和形式验 证等自动验证手段；深亚微米效应；等等。这 些问题给EDA技术的发展提出了新的要求，因 此硬件描述语言的改进和发展非常必要。
1.2.3 Verilog HDL的优点
♦Verilog HDL是一种通用的硬件描述语言，易学易用。具有C语言编
程经验的设计者很容易学习和掌握。 ♦Verilog HDL允许在同一个电路模型内进行不同抽象层次的描述。 设计者可以从开关、门级、RTL和行为等各个层次对电路模型进行 定义。 ♦Verilog HDL是在全球最大的EDA供应商Cadence公司的扶持下针对 EDA工具开发的HDL语言。绝大多数流行的综合工具都支持Verilog HDL，这是Verilog HDL成为设计者的首选语言的重要原因之一。 ♦Verilog HDL的编程风格简洁明了，高效便捷。 ♦所有的制造厂商提供用于Verilog HDL综合之后的逻辑仿真的元件 库，使用Verilog HDL进行设计，即可在更广泛的范围内选择委托制 造的厂商。 ♦在ASIC设计领域，Verilog HDL占有明显的优势
第一部分 Verilog HDL入门
第1章 Verilog HDL概述
1.1 数字电子系统CAD技术的发展
三个阶段： （1）20世纪60年代—80年代初期 CAD阶段 （2）20世纪60年代—80年代初期 CAE阶段 （3）20世纪90年代以来 EDA阶段
1.2 硬件描述语言Verilog HDL 1.2.1 什么是Verilog HDL

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FPGA开发入门教程

FPGA开发入门教程

Altera FPGA开发入门教程目录目录第一章 Altera FPGA 开发流程概述 (1)1.1 你需要准备的 (1)1.2 Altera FPGA 基本开发流程 (1)第二章 QuartusII 软件安装教程 (4)第三章 完成第一个FPGA设计 (20)3.1 启动和建立QuartusII工程 (20)3.2 编辑我们的设计文件 (27)3.3 综合、布局布线 (30)3.4 引脚约束 (34)3.5 再次综合、布局布线 (37)第四章 配置FPGA (38)4.1 JTAG配置 (38)4.2 JIC烧写 (42)第一章Altera FPGA 开发流程概述本章介绍Altera FPGA的最基本最简单的开发流程，目的在于让您更直观了解FPGA开发设计过程，最快上手FPGA开发，最快找到感觉：-）1.1你需要准备的●兴趣无需多言，兴趣是最好的老师！●基本电路知识学习FPGA最好能懂一些模拟电路和数字电路的基础知识，比如知道什么是高电平、低电平、逻辑门、触发器、电阻电容、发光二极管等。

只需基本概念即可，不要求你是专家。

当然，如果你有单片机之类的开发经验，那会更好！●Verilog语言是的，我们用Verilog进行FPGA设计。

因为近年来，Verilog的使用率已经远远超过VHDL。

你不需要太精通Verilog的语法，但是你需要用硬件的思维来学习和使用Verilog。

在接下来的FPGA学习中，我们会反复强调这一点，以便带给你更深的体会。

●硬件平台纸上得来终觉浅。

一块优秀而又易用的入门级FPGA开发板，会祝您一臂之力！1.2A ltera FPGA 基本开发流程图1- 1展示了Altera FPGA的基本开发流程。

12图1- 1 Altera FPGA 基本开发流程这个流程可能是你看过类似教程中最简单的流程。

是的，为了让学者能直观了解FPGA 设计流程、快速入门，我们简化了一些东西，但它已经基本完整了。

Verilog HDL

Verilog HDL

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。

EDA应用技术 硬件描述语言Verilog HDL

EDA应用技术 硬件描述语言Verilog HDL

第3章硬件描述语言Verilog HDL EDA应用技术EDA应用技术3.1 引言3.1 引言内容概要3.1 引言 3.1 引言3.1 引言形式化地表示电路的行为和结构；3.2 Verilog HDL基本结构内容概要3.2 Verilog HDL基本结构 3.2 Verilog HDL基本结构3.2 Verilog HDL基本结构 3.2 Verilog HDL基本结构3.2 Verilog HDL基本结构3.2 Verilog HDL基本结构[例3.2.5¾Verilog HDLendmodule声明语句中。

模块是可以进行层次嵌套的。

3.2 Verilog HDL基本结构 3.2 Verilog HDL基本结构3.2 Verilog HDL基本结构 3.2 Verilog HDL基本结构Verilog3.2 Verilog HDL基本结构 3.2 Verilog HDL基本结构3.2 Verilog HDL基本结构Verilog3.2 Verilog HDL基本结构3.2 Verilog HDL基本结构HDL语言描述的“东西”都通过其名字来识别，3.2 Verilog HDL基本结构六、编写Verilog3.2 Verilog HDL基本结构1语汇代码的编写标准3.2 Verilog HDL基本结构1语汇代码的编写标准（续）3.2 Verilog HDL基本结构2综合代码的编写标准3.2 Verilog HDL基本结构（6）描述组合逻辑的always块，一定不能有不完全赋值，即所有输出变2综合代码的编写标准（续1）3.2 Verilog HDL基本结构（10）避免生成不想要的触发器。

2综合代码的编写标准（续2）3.2 Verilog HDL基本结构2综合代码的编写标准（续3）3.2 Verilog HDL基本结构2综合代码的编写标准（续4）3.3 数据类型及常量、变量内容概要3.3 数据类型及常量、变量一、数据类型3.3 数据类型及常量、变量（1）3.3 数据类型及常量、变量8’b1001xxxx8’b1010zzzz3.3 数据类型及常量、变量（3）3.3 数据类型及常量、变量3.3 数据类型及常量、变量（4）parameter常量（符号常量）3.3 数据类型及常量、变量 3.3 数据类型及常量、变量：利用特殊符号“#”3.3 数据类型及常量、变量3.3 数据类型及常量、变量三、变量1. nets型变量定义——输出始终随输入的变化而变化的变量。

verilog hdl的四值电平逻辑,以及数值的类型和表示方法

verilog hdl的四值电平逻辑,以及数值的类型和表示方法

verilog hdl的四值电平逻辑，以及数值的类型和表示方法在Verilog HDL中，四值电平逻辑指的是逻辑值包括四种状态：高电平（High）、低电平（Low）、高阻态（Z）和未知状态（X）。

这与传统的数字逻辑中只有高和低两种状态不同。

数值的类型和表示方法：1. 逻辑值:`'0'` 或 `'1'`: 逻辑0和逻辑1，分别表示低电平和高电平。

2. 线网类型 (Net Types):`wire`: 用于连接模块之间的信号，可以是四值逻辑中的任何状态。

3. 物理类型 (Physical Types):`reg`: 用于存储器或寄存器类型的变量，其值可以在仿真中被改变。

4. 连续赋值:`assign`: 用于连续赋值语句，例如 `assign a = b;`。

5. 数值表示:十进制、二进制、八进制和十六进制都可以在Verilog中表示数值。

例如，`4'b1010` 是二进制的表示方法。

6. 强类型推导:Verilog可以自动从代码中推导出变量的类型。

例如，如果一个变量只被赋值为逻辑0和1，那么它的类型将被推导为 `logic`。

7. 非确定值:有时，某些信号的值在仿真中可能不可预测或未知，可以使用非确定值 `x` 来表示。

8. 高阻态:在某些情况下，线网可能被配置为高阻态，以模拟开路或断开的情况。

这通常使用 `z` 来表示。

9. 数字系统中的信号和线网:在Verilog中，你可以定义信号（`signal`）和线网（`net`），它们可以是上述提到的任何类型和值。

10. 参数和常量:使用 `parameter` 定义常数，使用 `localparam` 定义局部常数。

这些常数可以是上述的任何数值类型。

11. 操作符:Verilog支持各种操作符，如逻辑操作符（与、或、非等）、算术操作符（加、减、乘、除等）和其他复合操作符（如异或等）。

操作符的行为取决于它们操作的值的类型和状态。