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Verilog HDL1

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第一讲 Verilog HDL简介

第一讲 Verilog HDL简介

结论：工艺无关性，高效省事
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
8/ 9
1.3
Verilog设计流程
Top-Down 设计思想
系统级设计
模块A
模块B
模块C
模块A1
模块A2
模块A3
模块B1
模块B2
模块C1
模块C2
模块C3
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
电 路 图 设 计 文 件
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
1/ 9
第一讲 Verilog HDL简介
1.1 概述
1.2
1.3
Verilog的设计优点
Verilog设计流程
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
2/ 9
1.1
概述Βιβλιοθήκη 什么是Verilog HDL？
硬件描述语言的一种，主要用于数字电子
系统设计。适合各种级别的逻辑设计，包括数
字逻辑系统的仿真验证、时序分析、逻辑综合。
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
3/ 9
Verilog HDL 的发展历史
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
4/ 9
常用硬件描述语言比较
制作人：梁瑞宇 单位：河海大学
第一讲 Verilog HDL简介
5/ 9
(1) 逻辑描述层次 (2) 设计要求 (3) 综合过程 (4) 对综合器的要求
(5) 支持的EDA工具
(6) 国际化程度
(7) 掌握难易

Verilog HDL数字设计教程(贺敬凯)第1章

Verilog HDL数字设计教程(贺敬凯)第1章

路网表。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
波形图输入方法则是将待设计的电路看成是一个黑盒子，
只需告诉EDA工具该黑盒子电路的输入和输出时序波形图，
EDA工具就可以完成黑盒子电路的设计。 原理图输入方法是一种类似于传统电子设计方法的原理 图编辑输入方式，即在EDA软件的图形编辑界面上绘制能完 成特定功能的电路原理图。原理图由逻辑器件(符号)和连接
理图和信号的连接表，如果是一个大的系统，将是一大摞图
纸，以后系统若出现问题，查找、修改起来都很麻烦。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
上述过程是从底层开始，或在已有的功能模块的基础上 来搭建高层次的模块直至整个系统的。因此这种传统的电子 系统的设计过程是一种自底向上(Bottom-Up)的设计，设计 过程必须从存在的基本单元模块出发，基本单元模块必须是 已经设计成熟的标准单元模块或其他项目已开发好的单元模 块。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
本书所有设计最终的实现目标主要定位于FPGA，因此下
面重点介绍FPGA的开发流程。FPGA的EDA开发流程如图1-3
所示。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
图1-3 FPGA的EDA开发流程
第1章 Verilog HDL数字设计综述
从图1-3可以看出，FPGA的开发流程与图1-2所示的用 EDA工具设计数字系统的流程基本相同，都需要设计输入、 功能仿真、逻辑综合、布局布线(适配)、时序仿真、物理实 现等几个步骤。下面将分别介绍主要设计模块的功能特点。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
1. 设计输入 在EDA软件平台上开发FPGA/CPLD时，首先要将电路系 统以一定的表达方式输入计算机。通常，EDA工具的设计输 入可分为以下两种类型：

verilogHDL培训教程华为

verilogHDL培训教程华为

VerilogHDL培训教程——华为第一章：引言随着电子设计自动化（EDA）技术的不断发展，硬件描述语言（HDL）在数字电路设计领域扮演着越来越重要的角色。

VerilogHDL 作为一种主流的硬件描述语言，因其强大的功能、灵活的语法和广泛的应用范围，已成为数字集成电路设计工程师必备的技能之一。

本教程旨在帮助读者掌握VerilogHDL的基本概念、语法和设计方法，为华为等企业培养合格的数字电路设计人才。

第二章：VerilogHDL基础2.1VerilogHDL简介VerilogHDL是一种用于数字电路设计的硬件描述语言，它可以在多个层次上对数字系统进行描述，包括算法级、寄存器传输级（RTL）、门级和开关级。

VerilogHDL的设计初衷是为了提高数字电路设计的可重用性、可移植性和可维护性。

2.2VerilogHDL编程环境（1）文本编辑器：Notepad++、SublimeText等；（2）仿真工具：ModelSim、IcarusVerilog等；（3）综合工具：XilinxISE、AlteraQuartus等。

2.3VerilogHDL语法基础（1）关键字：VerilogHDL中的关键字具有特定含义，如module、endmodule、input、output等；（2）数据类型：包括线网类型（wire）、寄存器类型（reg）、整数类型（integer）等；（3）运算符：包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等；（4）模块与端口：模块是VerilogHDL设计的基本单元，端口用于模块之间的信号传递；（5）行为描述与结构描述：行为描述用于描述电路的功能，结构描述用于描述电路的结构。

第三章：VerilogHDL设计流程3.1设计流程概述（1）需求分析：明确设计任务和功能要求；（2）模块划分：根据需求分析，将设计任务划分为若干个模块；（3）编写代码：使用VerilogHDL编写各个模块的代码；（4）仿真验证：对设计进行功能仿真和时序仿真，确保设计正确；（5）综合与布局布线：将VerilogHDL代码转换为实际电路，并进行布局布线；（6）硬件测试：在FPGA或ASIC上进行实际硬件测试。

Verilog HDL简明教程中文版

Verilog HDL简明教程中文版

中文版Verilog HDL简明教程Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。

被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。

数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。

Verilog HDL 语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。

所有这些都使用同一种建模语言。

此外，Verilog HDL语言提供了编程语言接口PLI，通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。

Verilog HDL语言不仅定义了语法，而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。

因此，用这种语言编写的模型能够使用Verilog仿真器进行验证。

语言从C编程语言中继承了多种操作符和结构。

Verilog HDL提供了扩展的建模能力，其中许多扩展最初很难理解。

但是，Verilog HDL语言的核心子集非常易于学习和使用，这对大多数建模应用来说已经足够。

当然,完整的硬件描述语言足以对从最复杂的芯片到完整的电子系统进行描述。

第1章简介Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。

被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。

数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。

Verilog HDL 语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。

所有这些都使用同一种建模语言。

此外，Verilog HDL语言提供了编程语言接口，通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。

Verilog HDL语言不仅定义了语法，而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。

第1章 Verilog HDL入门简介

第1章 Verilog HDL入门简介
第1章 Verilog HDL入门简介
Verilog HDL数字系统设计及仿真
数字电路的回忆—七进制计数器
Verilog HDL数字系统设计及仿真
➢状态转换图
➢卡诺图
2
Verilog HDL数字系统设计及仿真
➢ Q3* 的卡诺图
➢状态方程：
Q3* Q3Q2 ' Q3 'Q2Q1
3
Verilog HDL数字系统设计及仿真
8
采用Verilog HDL代码
Verilog HDL数字系统设计及仿真
➢计数器模块
➢JK触发器模块
module
module JK_FF(J,K,CLK,Q,Qn);
Counter(Q3,Q2,Q1,C,CLK); input J,K;
output Q3,Q2,Q1,C;
input CLK;
input CLK;
output Q,Qn;
wire J1,K2,J3;
wire G3_n,G4_n,G5_n,G6_n,G7_n,G8_n;
nand G7(G7_n,Qn,J,CLK);
JK_FF JK1(Q1,Q1n,J1,1,CLK);nand G8(G8_n,CLK,K,Q);
JK_FF JK2(Q2, ,Q1,K2,CLK); nand G5(G5_n,G8_n,G6_n);
nand G1(Q,G3_n,Qn);
or or1(K2,Q1,Q3);
nand G2(Qn,Q,G4_n);
endmodule
not G9(CLK_n,CLK);
endmodule
9
Verilog HDL数字系统设计及仿真
➢更简洁的代码
module Counter(Q,CLK,RESET);

verilog hdl不同级别的描述

verilog hdl不同级别的描述

verilog hdl不同级别的描述
Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统的行为、结构和实现。

它支持从算法级到门级的不同级别的描述，以满足不同规模设计的需要。

以下是Verilog HDL不同级别的描述：
算法级描述：算法级描述是最高级别的描述，主要关注算法和数据流的行为。

在算法级描述中，设计者使用过程块（如always、initial等）和连续赋值语句（如assign）来描述信号的行为和变化。

这种描述方法主要用于设计和描述复杂的控制逻辑和算法。

寄存器传输级（RTL）描述：RTL描述是一种中间级别的描述，介于算法级和门级之间。

它关注于寄存器传输的控制逻辑，包括数据路径和控制逻辑。

在RTL描述中，设计者使用连续赋值语句来描述信号的行为，并使用组合逻辑和触发器来定义寄存器、移位器等基本元件的行为。

这种描述方法主要用于设计和描述具有大量寄存器和控制逻辑的数字系统。

门级描述：门级描述是最低级别的描述，主要关注电路元件和连线。

在门级描述中，设计者使用Verilog HDL的内置元件（如AND、OR、NOT等）来描述电路的基本元件和连线。

这种描述方法主要用于设计和描述简单的组合逻辑电路和时序逻辑电路。

除了以上三种级别的描述外，Verilog HDL还支持混合级别的描述，即将不同级别的描述混合在一起使用。

例如，可以在算法级描述中定义一个模块的接口，然后在RTL 或门级描述中实现该模块的具体逻辑。

这种混合级别的描述方法可以使设计更加灵活和
模块化，并方便实现模块重用和层次化设计。

EDA技术及应用—Verilog HDL版(第三版) (1)


第2章 大规模可编程逻辑器件
(4) 封装代码。如Altera公司的EPM7128SLC84中的LC， 表示采用PLCC封装(Plastic Leaded Chip Carrier，塑料方形扁 平封装)。PLD封装除PLCC外，还有BGA(Ball Grid Array， 球形网状阵列)、C/JLCC(Ceramic /J-Leaded Chip Carrier,)、 C/M/P/TQFP(Ceramic/Metal/Plastic/Thin Quard Flat Package)、 PDIP/DIP(Plastic Double In line Package)、PGA(Ceramic Pin Grid Array)等，多以其缩写来描述，但要注意各公司稍有差 别，如PLCC，Altera公司用LC描述，Xilinx公司用PC描述， Lattice公司用J来描述。
第2章 大规模可编程逻辑器件
2.1.1 PLD的发展进程
最早的可编程逻辑器件出现在20世纪70年代初，主要是 可编程只读存储器(PROM)和可编程逻辑阵列(PLA)。20世 纪70年代末出现了可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称PAL)器件。20世纪80年代初期，美国Lattice公 司推出了一种新型的PLD器件，称为通用阵列逻辑(Generic Array Logic，简称GAL)，一般认为它是第二代PLD器件。 随着技术进步，生产工艺不断改进，器件规模不断扩大，逻 辑功能不断增强，各种可编程逻辑器件如雨后春笋般涌现， 如PROM、EPROM、EEPROM等。
第2章 大规模可编程逻辑器件
采用ISP技术之后，硬件设计可以变得像软件设计那样灵活 而易于修改，硬件的功能也可以实时地加以更新或按预定的 程序改变配置。这不仅扩展了器件的用途，缩短了系统的设 计和调试周期，而且还省去了对器件单独编程的环节，因而 也省去了器件编程设备，简化了目标系统的现场升级和维护 工作。

verilog hdl 的编程方法

verilog hdl 的编程方法Verilog HDL（硬件描述语言）是一种用于描述数字电路的编程语言。

它是一种硬件描述语言，用于设计和模拟数字系统，如集成电路（IC）或系统级芯片（SoC）。

本文将介绍Verilog HDL的编程方法，以帮助读者更好地理解和使用该语言。

编写Verilog HDL代码时，需要遵循一定的结构和规范。

一个典型的Verilog HDL文件通常包括模块声明、输入输出端口定义、内部信号声明和逻辑实现等部分。

模块声明指定了模块的名称，输入输出端口定义了模块的接口，内部信号声明用于定义模块内部的信号，逻辑实现则描述了模块的功能。

在Verilog HDL中，模块内部的功能通常使用组合逻辑和时序逻辑来实现。

组合逻辑是指输出只依赖于输入的当前值，而不依赖于任何以前的状态。

时序逻辑则依赖于时钟信号和触发器的状态，输出会延迟一定的时间才会更新。

编写组合逻辑时，可以使用逻辑门、选择器和多路复用器等基本元件进行逻辑运算和信号选择。

编写时序逻辑时，需要考虑时钟边沿和触发器的使用，以确保正确的时序行为。

在Verilog HDL中，还可以使用模块实例化和层次结构来组织和重用代码。

模块实例化是指将一个模块作为另一个模块的子模块使用，以便在一个更高级别的设计中使用已有的模块。

层次结构则是指将模块按照层次关系组织起来，以便更好地管理和理解复杂的设计。

模块实例化和层次结构的使用可以提高代码的可读性和维护性。

Verilog HDL还支持分层设计和参数化设计。

分层设计是指将整个设计分为多个层次，每个层次负责不同的功能。

这样可以使设计更加模块化，便于调试和修改。

参数化设计是指使用参数来定义和配置模块的行为。

通过参数化设计，可以根据不同的需求生成不同的模块实例，提高代码的复用性和灵活性。

在Verilog HDL中，也可以使用测试台和仿真工具来验证设计的正确性。

测试台是一种用于生成输入和检查输出的测试环境，通过测试台可以模拟不同的输入情况，并验证输出的正确性。

verilog hdl答案

第1章简介1.Verilog HDL是在哪一年首次被IEEE标准化的？Verilog HDL是在1995年首次被IEEE标准化的。

2.Verilog HDL支持哪三种基本描述方式Verilog HDL可采用三种不同方式或混合方式对设计建模。

这些方式包括：行为描述方式—使用过程化结构建模；数据流方式—使用连续赋值语句方式建模；结构化方式—使用门和模块实例语句描述建模3.可以使用Verilog HDL描述一个设计的时序吗？Verilog HDL可以清晰的建立时序模型，故可以使用Verilog HDL描述一个设计的时序。

4.语言中的什么特性能够用于描述参数化设计？在行为级描述中， Verilog HDL不仅能够在RT L级上进行设计描述，而且能够在体系结构级描述及其算法级行为上进行设计描述，而且能够使用门和模块实例化语句在结构级进行结构描述，这种特性可用于描述参数化设计。

5.能够使用Verilog HDL编写测试验证程序吗？能，可以编写testbench来对编写的程序进行验证。

6.Verilog HDL是由哪个公司最先开发的？Verilog HDL是由Gateway Design Automation公司最先开发的7.Verilog HDL中的两类主要数据类型是什么？线网数据类型和寄存器数据类型。

线网类型表示构件间的物理连线，而寄存器类型表示抽象的数据存储元件。

8.UDP代表什么？UDP代表用户定义原语9.写出两个开关级基本门的名称。

pmos nmos10.写出两个基本逻辑门的名称。

and or第2章 HDL指南1. 在数据流描述方式中使用什么语句描述一个设计？设计的数据流行为使用连续赋值语句进行描述2. 使用` t i m e s c a l e 编译器指令的目的是什么？举出一个实例。

使用编译指令将时间单位与物理时间相关联。

例如` timescale 1ns /100ps 此语句说明时延时间单位为1ns并且时间精度为100ps (时间精度是指所有的时延必须被限定在0.1ns内)3. 在过程赋值语句中可以定义哪两种时延？请举例详细说明。

硬件描述语言VerilogHDL基础


入zz x x x
CSLG
4、设计举例
试用Verilog语言的门级 元件描述2线-4线译码器.
E1
& Y0
//Gate-level description of a 2-to-4-
line decoder
module _2to4decoder (A1,A0,E,Y);
input A,B,E;
output [3:0] Y;
常量
格式为：<＋/－><位宽>’<基数符号><数 例值如>：3’b101、5’o37、8’he3，8’b1001_0011
实数型常量 十进制记数法 如： 0.1、2.0、5.67
科学记数法 如: 23_5.1e2、5E－4
23510.0、 0.0005
CSLG
❖Verilog允许用参数定义语句定义一个标识 符来代表一个常量，称为符号常量。
CSLG
CSLG
用Verilog HDL描述组合逻辑电路
用VerilogHDL描述组合逻辑电路
❖用VerilogHDL描述组合逻辑电路有三种不 同抽象级别：
▪ 门级描述 ▪ 数据流描述 ▪ 行为级描述
❖VerilogHDL描述的电路就是该电路的 VerilogHDL模型。
CSLG
•门级描述：
一般使用Primitive（内部元件）、自定义的下层模块对电 路描述。主要用于层次化设计中。
多输入端的或非门
多输入端的异或非门
多输出端的反相器
控制信号高电平有效的 三态反相器
控制信号低电平有效的 三态反相器
CSLG
Verilog 基本门级元件
and n-input AND gate
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module cpu (…); ALU i1 (…); Module ALU (…); pc i2 (…); Decoder u1 (…); Module Add32 (…); Add32 u2 (…); addbit a1 (…);Module … Multiply u3 (…); adder a2 (…); and … nor …
module dev5 top.inst1.inst5
端口如何提供模块跨层次的通信
•端口允许模块和它的环境之间通信
•在层次化设计中的顶层模块都有端口
•端口可按次序由位置和名字关联 •应说明端口的方向，端口名和数据类型 input [range_val:range_val] list_of_identifiers; output [range_val:range_val] list_of_identifiers; inout [range_val:range_val] list_of_identifiers; Examples: input signalA, signalB,signalC //1-bit inputs input [15:0] busA //16-bit vector input output [15:0] busB, busC //two 16-bit vectors outputs input [31:0] Y; //32-bit input vector
addbit addbit addbit
1-bit Adder
4最底层元件建模和仿真
自顶向下的设计流程（1 3）
1整个设计的行为化建模和
CPU
功能正确性仿真 2设计分至主要的部分且每个
PC IR RAM
CPU
ALU ACCUM STATE
部分按RTL行为级建模
*仿真每个部分 *对整个设计重仿真
CPU
Verilog HDL的历史
• 1990年初Cadence公司把Verilog HDL和Verilog-XL分 成单独产品，发布了Verilog HDL,与VHDL竞争。 Open Verilog International(OVI)成立，OVI由Verilog HDL的使用者和CAE供应商组成，制定标准。 • 1993年 几乎所有ASIC厂商支持Verilog HDL,认为 Verilog-XL是最好的仿真器。OVI推出2.0版本的 Verilog HDL规范，IEEE接收将OVI的Verilog2.0作为 IEEE标准的提案。 • 1995年12月，定出Verilog HDL的标准IEEE 1364。
Verilog HDL的历史
• • • • 1981年Gateway Automation硬件描述语言公司成立； 1983年该公司发布“Verilog HDL”及其仿真器； 1985年推出改进产品Verilog HDL-XL; 1983-1987年Verilog HDL可以描述硬件和测试激励的行为结 构，Verilog-XL较快，特别在门级，并能处理万门以上的设 计。Verilog-XL仿真器是解释型的，便于设计者交互地调试 硬件描述，便于发现设计中出现的问题。 • 1987年Synonsys公司开始使用Verilog行为语言作为它综合工 具的输入； • 1989年12月 Cadence公司并购了Gateway公司；
Gate Level Models
(function+structure)
o
Switch Level Models
(function+structure)
Detailed module
由关键词module和enmodule 定义Verilog的models
Module name (ports);
port declarations data type declarations
ALU ACCUM STATE PC IR RAM
3按库元件生成每个部分的 结构化模型 *每个主要部分重仿真 *对整个设计重仿真
层次化的标志符
可用层次化的路径名作为在另一个module内的标志符 层次化路径名按照跟在顶部模块标志符之后的模块具体元件 按周期隔开。
module test; add32 i1(sum, co, a, b, ci); $display (“sum=%b”,test.i1.a2.u1.sum); $display (“sum=%b”, i1.a2.u2.sum); Full hierarchical name Relative hierarchical name
Models 构造Verilog设计的基本模块
*由在另一个modules中安装modules建立设计层次 *module的具体元件是用在另一个更高层module中的module
module top module dev1 top.inst1 module dev2 top.inst2 module dev4 top.inst2.inst4 module dev4 top.inst1.inst4 module top module dev1 (top.inst1) module dev4 (top.inst1.inst4) module dev5 (top.inst1.inst5) module dev2 (top.inst2) module dev3 top.inst3 module dev5 top.inst3.inst5 module dev4 (top.inst2.inst4) module dev3 (top.inst3) module dev5 (top.inst3.inst5)
z
net
net
PORT连接不合法的例子
编辑工具将报告在inout PORT上数据类型出错
Example of illegal port connection: module dev (a,b,c); input b input c output a reg c; / 输入端口不允许Reg数据类型/ wire b; wire a; …. endmodule Compiling dev.v vcs -Mupdate dev.v Error:register data not allowed on input port dev.v 6: reg c; Errors:1
Model的层次
在另一个model内，用models的具体元件为设计增加层次 Schematics:CPU
ALU ACCUM PC IR
ALU 32-bit Adder
Decoder Add32 Mult
STATE
RAM
addbit addbit addbit
addbit
Top of hierarchy
Initial和always关键词 引出Verilog的程序块
将models作为另一个models中的零件 建立起一种models的具体元件（instance)
4-bit Adder
r1 r2 ci
b ci a sum co a b ci sum co a b ci sum co a b ci sum co
PORT连接的规则
*input:符号内部总是net,外部可连net和reg数据类型 *output:其内部可为net或reg,而外部必须连各种net数据类型 *inout:它的内外都用net，且只能连各种net数据类型 module top; module dev (a,b,c); inputs outputs net reg or net a y x b net Reg or net inputs c
functionality
timing specification endmodule
结构化、行为的功能和定时描述
An Example Verilog Model 1-bit Adder Example
module name module ports
Module addbit (a, b, ci, sum, co);
a b ci
sum co
input a, b, ci; output sum, co; wire a, b, ci, sum, co; Functionality and endmodule
port declarations
data type declarations
functionality and timing described as either structure or behavior
result carry
Models的具体元件
module addbit (a, b, ci, sum, co); input a, b, ci; output sum, co;
structural or behavioral model
endmodule
models add4 (result, carry, r1, r2, ci); output [3:0] result; output carry; input [3:0] r1, r2; input ci; wire [3:0] r1, r2, result; wire ci, carry, c1, c2, c3; addbit u1 (r1[0], r2[0], ci, result[0], c1); addbit u2 (r1[1], r2[1], ci, result[1], c2); addbit u3 (r1[2], r2[2], c2, result[2], c3); addbit u4 (r1[3], r2[3], c3, result[3], carry); endmodule
Module的抽象层次
Behavioral Models
(function only) if enable is true for (i=0; i<=15; i=i+1)