FPGA夏宇闻Verilog学习笔记1
FPGA推荐书籍
标签： FPGA 初学经典书籍FPGA初学推荐书籍Verilog数字系统设计教程夏宇闻这本书着重讲的是Verilog的语法，有综合语法还有仿真的语法。
看的时候可以只看前七章，后面是应用的例子。
EDA实验与实践周立功周立功写的书对初学者来说很好用，写的很详细，注释也很清晰，非常适合入门。
本书中不仅有可综合的代码，还有quartus 软件的常用功能的讲解。
跟随本书，将实验一个一个的做下去，对FPGA的开发流程就基本了解了。
设计与验证Verilog HDL 吴继华王诚本书是有FPGA开发经验的人写的，关于代码规范性的一本书，里面是FPGA高手的经验总结，对提高写verilog 代码的水平很有帮助。
Verilog HDL应用程序设计实例精讲(含光盘1张)刘福奇刘波这是他们推荐的一本书，我没看过，里面的例程据说讲的很好，可以作为参考代码数字信号处理的FPGA实现（第2版）刘凌译本书详细讲解了FPGA中常用的DSP算法，有详细的代码，可以直接用。
如果想用FPGA做数字信号处理，这本书不错。
无线通信FPGA设计田耘本书和上面一本书，都是非常经典的了。
再推荐两本老外的高级FPGA设计结构、实现也优化（美）马克斯菲尔德（Maxfiel,C.）FPGA设计指南器件、工具和流程（美）马克斯菲尔德（Maxfiel,C.）书名： Xilinx FPGA开发实用教程作者：田耘徐文波出版社：清华大学出版社日期： 2010-3-27 9:51:33价格： 59元详细介绍2007年10月份，作者有幸聆听了Xilinx公司全球CTO Ivo Bolsens先生在清华大学题为“FPGA： The future platform fortransforming, transporting and computing”的演讲，感触颇深。
Ivo先生指出了FPGA的三大应用领域：数字处理中的信号变换、高速交换中的数据收发以及求解中的复杂计算。
verilog教程
verilog教程Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于描述数字系统的行为和结构。
它是一种流行的HDL，广泛用于硬件设计和验证领域。
本教程将介绍Verilog的基本概念和语法，以帮助初学者入门。
一、Verilog的基本概念1.1 什么是VerilogVerilog是一种描述数字系统的语言，它可以用来描述硬件电路、验证设计的正确性以及进行电路仿真。
1.2 Verilog的应用领域Verilog广泛应用于硬件设计和验证领域，包括用于开发ASIC（应用特定集成电路）、FPGA（现场可编程门阵列）以及其他数字系统的设计。
1.3 Verilog的版本Verilog有多个版本，包括Verilog-1995、Verilog-2001以及最新的Verilog-2005、这些版本之间有一些语法和功能上的差异。
二、Verilog的语法结构2.1模块和端口在Verilog中，所有的电路描述都是由模块（module）组成的。
模块是电路的基本组成单元，可以看作是一个黑盒子，它接受一些输入，产生一些输出。
2.2信号声明在Verilog中，我们需要声明所有的输入和输出信号。
可以使用`input`和`output`关键字来声明这些信号。
2.3电路实现Verilog允许使用多种语句和结构来描述电路的行为和结构。
这些语句包括顺序语句、条件语句、循环语句以及层次结构。
2.4实例化模块在一个模块中，我们可以实例化其他的模块。
这样可以将一个大的电路拆分成多个小的模块，方便编写和测试。
三、Verilog的仿真和验证3.1静态验证Verilog语言本身提供了很多语法和语义层面的验证功能，对于语法和类型错误会有相应的提示。
3.2激励设计在进行电路验证时，我们需要为输入信号提供激励。
Verilog提供了一种称为`testbench`的特殊模块，用于生成输入信号并将其应用到待验证的电路中。
3.3波形仿真在Verilog中，我们可以使用仿真器来模拟电路的行为，并生成波形图来验证电路是否按预期工作。
Verilog的各种运算符_赋值和结构说明语句_上_
设计技术782002.12.B 电子产品世界这四个运算符都是二目运算符，它要求有两个操作数。
“＝＝”和“！＝”又称为逻辑等式运算符。
其结果由两个操作数的值决定。
由于操作数中某些位可能是不定值ｘ和高阻值ｚ，结果可能为不定值ｘ。
而“＝＝＝”和“！＝＝”运算符则不同，它在对操作数进行比较时对某些位的不定值ｘ和高阻值ｚ也进行比较，两个操作数必需完全一致，其结果才是１，否则为０。
“＝＝＝”和“！＝＝”运算符常用于ｃａｓｅ表达式的判别，所以又称为“ｃａｓｅ等式运算符”。
这四个等式运算符的优先级别是相同的。
表１列出＝＝与＝＝＝的真值，帮助理解两者间的区别。
下面举一个例子说明“＝＝”和“＝＝＝”的区别。
例：ｉｆ（Ａ＝＝１’ｂｘ） ￥ｄｉｓｐｌａｙ（“ＡｉｓＸ”）； （当Ａ等于Ｘ时，这个语句不执行）ｉｆ（Ａ＝＝＝１’ｂｘ） ￥ｄｉｓｐｌａｙ（“ＡｉｓＸ”）； （当Ａ等于Ｘ时，这个语句执行）移位运算符在Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ中有两种移位运算符：＜＜ （左移位运算符） 和 ＞＞（右移位运算符）。
其使用方法如下： ａ ＞＞ ｎ 或 ａ ＜＜ ｎａ代表要进行移位的操作数，ｎ代表要移几位。
这两种移位运算都用０来填补移出的空位。
下面举例说明：ｍｏｄｕｌｅ ｓｈｉｆｔ；ｒｅｇ ［３：０］ ｓｔａｒｔ， ｒｅｓｕｌｔ；ｉｎｉｔｉａｌｂｅｇｉｎｓｔａｒｔ ＝ １；／／ｓｔａｒｔ在初始时刻设为值０００１ｒｅｓｕｌｔ ＝ （ｓｔａｒｔ＜＜２）； ／／移位后，ｓｔａｒｔ的值０１００，然后赋给ｒｅｓｕｌｔ。
ｅｎｄｅｎｄｍｏｄｕｌｅ从上面的例子可以看出，ｓｔａｒｔ在移过两位以后，用０来填补空出的位。
进行移位运算时应注意移位前后变量的位数，下面给出一例。
例：４’ｂ１００１＜＜１ ＝ ５’ｂ１００１０； ４’ｂ１００１＜＜２ ＝ ６’ｂ１００１００；１＜＜６ ＝ ３２’ｂ １００００００； ４’ｂ １００１＞＞１ ＝ ４’ｂ ０１００；４’ｂ １００１＞＞４ ＝ ４’ｂ ００００；位拼接运算符（Ｃｏｎｃａｔａｔｉｏｎ）在Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ语言有一个特殊的运算符：位拼接运算符｛｝。
最好的FPGA学习书籍和方法
HDL语言的英语全称是：Hardware Description Language，注意这个单词Description，而不是Design。老外为什么要用Description这个词而不是Design呢？因为HDL确实不是用用来设计硬件的，而仅仅是用来描述硬件的。描述这个词精确地反映了HDL语言的本质，HDL语言不过是已知硬件电路的文本表现形式而已，只是将以后的电路用文本的形式描述出来而已。而在编写语言之前，硬件电路应该已经被设计出来了。语言只不过是将这种设计转化为文字表达形式而已。但是很多人就不理解了，既然硬件都已经被设计出来了，直接拿去制作部就完了，为什么还要转化为文字表达形式再通过EDA工具这些麻烦的流程呢？其实这就是很多菜鸟没有了解设计的抽象层次的问题，任何设计包括什么服装、机械、广告设计都有一个抽象层次的问题。就拿广告设计来说吧，最初的设计也许就是一个概念，设计出这个概念也是就是一个点子而已，离最终拍成广告还差得很远。
那么FPGA为什么是可以“编程”的呢？首先来了解一下什么叫“程”。启示“程”只不过是一堆具有一定含义的01编码而已。编程，其实就是编写这些01编码。只不过我们现在有了很多开发工具，通常都不是直接编写这些01编码，而是以高级语言的形式来编写，最后由开发工具转换为这种01编码而已。对于软件编程而言，处理器会有一个专门的译码电路逐条把这些01编码翻译为各种控制信号，然后控制其内部的电路完成一个个的运算或者是其它操作。所以软件是一条一条的读，因为软件的操作是一步一步完成的。
第三个方向就是所谓的SOPC方向，其实严格意义上来说这个已经在FPGA设计的范畴之内，只不过是利用FPGA这个平台搭建的一个嵌入式系统的底层硬件环境，然后设计者主要是在上面进行嵌入式软件开发而已。设计对于FPGA本身的设计时相当少的。但如果涉及到需要在FPGA做专门的算法加速，实际上需要用到第二个方向的知识，而如果需要设计专用的接口电路则需要用到第一个方向的知识。就目前SOPC方向发展其实远不如第一和第二个方向，其主要原因是因为SOPC以FPGA为主，或者是在FPGA内部的资源实现一个“软”的处理器，或者是在FPGA内部嵌入一个处理器核。但大多数的嵌入式设计却是以软件为核心，以现有的硬件发展情况来看，多数情况下的接口都已经标准化，并不需要那么大的FPGA逻辑资源去设计太过复杂的接口。而且就目前看来SOPC相关的开发工具还非常的不完善，以ARM为代表的各类嵌入式处理器开发工具却早已深入人心，大多数以ARM为核心的SOC芯片提供了大多数标准的接口，大量成系列的单片机/嵌入式处理器提供了相关行业所需要的硬件加速电路，需要专门定制硬件场合确实很少。通常是在一些特种行业才会在这方面有非常迫切的需求。即使目前Xilinx将ARM的硬核加入到FPGA里面，相信目前的情况不会有太大改观，不要忘了很多老掉牙的8位单片机还在嵌入式领域混呢，嵌入式主要不是靠硬件的差异而更多的是靠软件的差异来体现价值的。我曾经看好的是cypress的Psoc这一想法。和SOPC系列不同，Psoc的思想史载SOC芯片里面去嵌入那么一小块FPGA，那这样其实可以满足嵌入式的那些微小的硬件接口差异，比如某个运用需要4个USB，而通常的处理器不会提供那么多，就可以用这么一块FPGA来提供多的USB接口。而另一种运用需要6个UART，也可以用同样的方法完成。对于嵌入式设计公司来说他们只需要备货一种芯片，就可以满足这些设计中各种微小的差异变化。其主要的差异化仍然是通过软件来完成。但目前cypress过于封闭，如果其采用ARM作为处理器内核，借助其完整的工具链。同时开放IP合作，让大量的第三方为它提供IP设计，其实是很有希望的。但目前cypress的日子怕不太好过，Psoc的思想也不知道何时能够发光。
FPGA笔记之verilog语言(基础语法篇)
FPGA笔记之verilog语言（基础语法篇）笔记之verilog语言（基础语法篇）写在前面：verilogHDL语言是面对硬件的语言，换句话说，就是用语言的形式来描述硬件线路。
因此与等软件语言不同，假如想要在实际的中实现，那么在举行verilog语言编写时，就需要提前有个硬件电路的构思和主意，同时，在编写verilog语言时，应当采纳可综合的语句和结构。
1. verilog 的基础结构1.1 verilog设计的基本单元——module在数字电路中，我们经常把一些复杂的电路或者具有特定功能的电路封装起来作为一个模块用法。
以后在运用这种模块化的封装时，我们只需要知道：1.模块的输入是什么；2.模块的输出是什么；3.什么样的输入对应什么样的输出。
而中间输入是经过什么样的电路转化为输出就不是我们在用法时需要特殊重视的问题。
当无数个这样的模块互相组合，就能构成一个系统，解决一些复杂的问题。
verilog语言的基础结构就是基于这种思想。
verilog中最基本的模块是module，就可以看做是一个封装好的模块，我们用verilog来写无数个基本模块，然后再用verilog描述多个模块之间的接线方式等，将多个模块组合得到一个系统。
那么一个module应当具有哪些要素呢？首先对于一个module，我们应当设计好其各个I/O，以及每个I/O的性质，用于与模块外部的信号相联系，让用法者知道如何连线。
第二，作为开发者，我们需要自己设计模块内部的线路来实现所需要的功能。
因此需要对模块内部浮现的变量举行声明，同时通过语句、代码块等实现模块的功能。
综上所述，我们把一个module分成以下五个部分：模块名端口定义I/O解释第1页共9页。
Verilog教程-夏宇闻(共178张)
第13页，共178页。
3.2 Verilog HDL基本(jīběn)结构
二、Verilog HDL模块的结构
▪ Verilog的基本设计单元是“模块 (block) ” 。 ▪ Verilog 模块的结构由在module和endmodule关键词
之间的4个主要部分组成：
1 端口定义 2 I/O说明
（3）用 “always” 块语句 结构说明语句
always @(posedge clk) // 每当时钟上升沿到来时执行一遍块内语句
begin
if(load)
out = data; // 同步预置数据 else
out = data + 1 + cin; // 加1计数
end
❖注1：“always” 块语句常用于描述时序逻辑，也可 描述组合逻辑。
3.12 不同抽象级别的Verilog HDL模型
1
3.13 设计技巧
第1页，共178页。
引言 3.1
(yǐnyán)
内容概要
一、什么是Verilog HDL 二、Verilog HDL的发展历史 三、不同层次的Verilog HDL抽象
四、Verilog HDL的特点
2
第2页，共178页。
3.1 引言(yǐnyán)
❖ Verilog HDL模块的模板（仅考虑用于逻辑综合的部分）
module <顶层模块名> (< 输入输出端口列表>) ；
output 输出端口列表；
input 输入端口列表；
//（1）使用assign语句定义逻辑功能
wire 结果信号名；
assign <结果信号名> = 表达式 ；
Verilog HDL 数字设计与综合 夏宇闻 课后习题答案 章
module SC; endmodule
module Xbar; endmodule
module IS; MEM mem1; SC sc1; Xbar xbar1; endmodule
module TOP; IS is1; endmodule
2．一个四位脉动进位加法器由 4 个一位全加器组成。 a．定义模块 FA。不需要定义模块内容和端口列表。 b．定义模块 Ripple_Add，不需要定义模块内容和端口列表。在模块中调用 4 个 FA 类型的全 加器，把它们分别命名为 fa0，fa1，fa2 和 fa3。
数 3；
c．一个名为 count 的整数；
d．一个名为 snap_shot 的时间变量；
e．一个名为 delays 的数组，该数组中包含 20 个 integer 类型的元素；
f．含有 256 个字的存储器 MEM，每个字的字长为 64 位；
g．一个值为 512 的参数 cache_size。
答：定义如下：
endmodule
module test52; reg x,y; wire z;
initial beຫໍສະໝຸດ inx<=0;y<=0; #10 x<=0;y<=1; #10 x<=1;y<=0; #10 x<=1;y<=1; #10 $stop; end
my_xor myxor(x,y,z);
endmodule
a．system1 b．1reg c．$latch d．exec$
42
Verilog HDL 数字设计与综合（第二版）
答：a 是合法的；b、c 不能以 1 和$开头；d 是合法的。
Verilog学习心得
Verilog学习心得因为Verilog是一种硬件描述语言，所以在写Verilog语言时，首先要有所要写的module在硬件上如何实现的概念，而不是去想编译器如何去解释这个module. 比如在决定是否使用reg定义时，要问问自己物理上是不是真正存在这个register, 如果是，它的clock是什么? D端是什么？Q端是什么？有没有清零和置位？同步还是异步？再比如上面讨论的三态输出问题，首先想到的应该是在register的输出后面加一个三态门，而不是如何才能让编译器知道要“赋值”给一个信号为三态。
同样，Verilog中没有“编译”的概念，而只有综合的概念。
写硬件描述语言的目的是为了综合，所以说要想写的好就要对综合器有很深的了解，这样写出来的代码才有效率。
曾经接触过motorola苏州设计中心的一位资深工程师,他忠告了一句:就是用verilog描述电路的时候,一定要清楚它实现的电路,很多人只顾学习verilog语言,而不熟悉它实现的电路,这是设计不出好的电路来的.一般写verilog code时，对整个硬件的结构应该是很清楚了，最好有详细的电路图画出，时序问题等都应该考虑清楚了。
可以看着图直接写code。
要知道,最初Verilog是为了实现仿真而发明的.不可综合的Verilog 语句也是很重要的.因为在实际设计电路时,除了要实现一个可综合的module外,你还要知道它的外围电路是怎样的,以及我的这个电路与这些外围电路能否协调工作.这些外围电路就可以用不可综合的语句来实现而不必管它是如何实现的.因为它们可能已经实际存在了,我仅是用它来模拟的.所以,在写verilog的时候应该要先明确我是用它来仿真的还是综合的.要是用来综合的话,就必须要严格地使用可综合的语句,而且不同的写法可能产生的电路会有很大差别,这时就要懂一些verilog综合方法的知识.就像前面说的,脑子里要有一个硬件的概念.特别是当综合报错时,就要想一想我这种写法能不能用硬件来实现,verilog毕竟还不是C,很多写法是不可实现的.要是这个module仅是用来仿真的,就要灵活得多了,这时你大可不必太在意硬件实现.只要满足它的语法,实现你要的功能就行了.有网友说关于#10 clk=~clk的问题，虽然这种语句是不可综合的，但是在做simulation和verification是常常用它在testbench中来产生一个clock信号。
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V erilog 数字系统设计教程 学习笔记
1
FPGA 学习
由于工作上的需要，现在又开始学习新的芯片，估计以后会在FPGA 和DSP 这两个方向有发展，以前学的ARM 现在可以待业休息了等待新的起点。
虽然大学的时候学习过《EDA 技术与VHDL 》这门课程，但是我至今才知道VHDL 语言是FPGA 的设计语言之一。
有一个好的指导老师是非常重要的，进入公司后由于实行的是导师制，指导我的导师就让我看《V erilog 数字系统设计教程》，学习一样东西有一本好书是非常重要的，就如同学习C 语言看谭浩强老师的教程，同样学习FPGA 看夏宇闻老师的书一样，确实学到了很多东西，而且会一直研读。
不管学习单片机，ARM ，DSP 还是FPGA 上机练习是非常重要的，所以在学习夏宇闻老师的教程时我就把书中的上机练习题自己练习一遍，并做简要的记录。
设计平台：Quartus II 11.1sp2 Web Edition 仿真平台：ModelSin10.0c Starter Editon
上机练习一 简单的组合逻辑设计
由于是第一个练习，我会将具体的软件使用过程都列出来，方便同我一样的学习者学习。
1、建立一个新的工程
弹出对话框，直接
Next
设置工程目录F:/FPGA V erilog test/lesson1，工程名compare，顶层设计模块名compare
如果你已经有一些要加入工程的文件，可以再该步将文件加入到工程中，没有则直接Next
这一步是选择你需要的设计芯片，由于我们只学习V erilog语言，所以芯片选择随意
V erilog 数字系统设计教程 学习笔记
3
选择仿真语言和综合工具
最后显示我们选择的信息，确认填写是否正确
2、一些参数的设置
设置未使用引脚属性，选择Device and Pin Options
V erilog 数字系统设计教程 学习笔记
5
设置为输入三态
3、这里我们可以编写测试程序
选择V erilog HDL File
编写测试程序
保存到工程目录下
V erilog 数字系统设计教程学习笔记
4、进行程序的编译和综合
编译结果
7
5、进行testbench的设计，运行
这样就在F:\FPGA V erilog test\lesson1\simulation\modelsim文件夹下生成一个compare.vt的文件，我们打开该文件，并进行内容修改
修改前
V erilog 数字系统设计教程学习笔记
全部覆盖，写入自己的测试代码
6、testbench的相关设置
9
编译testbench
设置Test Benches…
V erilog 数字系统设计教程学习笔记
新建
Ok，设置完成
7、进行仿真测试
11
直接启动ModelSim，得到仿真结果
放大
V erilog 数字系统设计教程学习笔记
由波形图可以知道，我们编写的比较器是正确的。
13。