Verilog基礎入門教程(最新整理)pdf格式免費版

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內容節選

1.1 什么是Verilog HDL？

Verilog HDL是一種硬件描述語言，用于從算法級、門級到開關級的多種抽象設計層次的數字系統建模。被建模的數字系統對象的復雜性可以介于簡單的門和完整的電子數字系統之間。數字系統能夠按層次描述，并可在相同描述中顯式地進行時序建模。

Verilog HDL 語言具有下述描述能力：設計的行為特性、設計的數據流特性、設計的結構組成以及包含響應監控和設計驗證方面的時延和波形產生機制。所有這些都使用同一種建模語言。此外，Verilog HDL語言提供了編程語言接口，通過該接口可以在模擬、驗證期間從設計外部訪問設計，包括模擬的具體控制和運行。

Verilog HDL語言不僅定義了語法，而且對每個語法結構都定義了清晰的模擬、仿真語義。

因此，用這種語言編寫的模型能夠使用 Ve r i l o g仿真器進行驗證。語言從C編程語言中繼承了多種操作符和結構。 Verilog HDL提供了擴展的建模能力，其中許多擴展最初很難理解。但是，Verilog HDL語言的核心子集非常易于學習和使用，這對大多數建模應用來說已經足夠。當然 ,完整的硬件描述語言足以對從最復雜的芯片到完整的電子系統進行描述。

1.2 歷史

Verilog HDL語言最初是于1 9 8 3年由Gateway Design Automation 公司為其模擬器產品開發的硬件建模語言。那時它只是一種專用語言。由于他們的模擬、仿真器產品的廣泛使用，Verilog HDL 作為一種便于使用且實用的語言逐漸為眾多設計者所接受。在一次努力增加語言普及性的活動中， Verilog HDL語言于1 9 9 0年被推向公眾領域。 Open Verilog International（O V I）是促進Ve r i l o g發展的國際性組織。1 9 9 2年， O V I決定致力于推廣Verilog OVI標準成為I E E E標準。這一努力最后獲得成功， Verilog 語言于1 9 9 5年成為I E E E標準，稱為 IEEE Std1 3 6 4－1 9 9 5。完整的標準在Ve r i l o g硬件描述語言參考手冊中有詳細描述。

1.3 主要能力

下面列出的是Ve r i l o g硬件描述語言的主要能力：

基本邏輯門，例如a n d、o r和n a n d等都內置在語言中。

用戶定義原語（U D P）創建的靈活性。用戶定義的原語既可以是組合邏輯原語，也可以是時序邏輯原語。

開關級基本結構模型，例如p m o s 和n m o s等也被內置在語言中。

……

2.1 模塊

模塊是Verilog 的基本描述單位，用于描述某個設計的功能或結構及其與其他模塊通信的外部端口。一個設計的結構可使用開關級原語、門級原語和用戶定義的原語方式描述 ; 設計的數據流行為使用連續賦值語句進行描述 ; 時序行為使用過程結構描述。一個模塊可以在另一個模塊中使用。

一個模塊的基本語法如下：

m o d u l e m o d u l e _ n a m e (p o r t _ l i s t) ;D e c l a r a t i o n s :

reg, wire, parameter,

input, output, inout,

function, task, . . .

S t a t e m e n t s :

Initial statement

Always statement

Module instantiation

Gate instantiation

UDP instantiation

Continuous assignment

e n d m o d u l e

說明部分用于定義不同的項，例如模塊描述中使用的寄存器和參數。語句定義設計的功能和結構。說明部分和語句可以散布在模塊中的任何地方；但是變量、寄存器、線網和參數等的說明部分必須在使用前出現。為了使模塊描述清晰和具有良好的可讀性 , 最好將所有的說明部分放在語句前。本書中的所有實例都遵守這一規范。

圖2 - 1為建模一個半加器電路的模塊的簡單實例。

……

習題

1 .模塊實例語句與門實例語句的區別是什么？

2 .當端口懸空時，即端口沒有被連接時，端口的值是什么？

3 .對于9 . 3節中的模塊FA，O R _ D E L AY值為4，X O R _ D E L AY值為7，A N D _ D E L AY值為5，寫出其結構描述形式。

4 .用本章講述的模塊FA編寫執行加法和減法的4位A L U的結構模型。

5 .用5 . 11節中描述的M U X 4 x 1模塊編寫1 6 - 1多路選擇器的結構化模型。

6 .用異步低電平復位描述通用 N位計數器。將通用計數器在實例語句中用作 5位計數器用測試驗證程序驗證這個5位計數器。

……

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