10第三章verilog入门
第 3 章 Verilog HDL 基础知识
第三章
Verilog 基础知识
module D_ff(q，data，enable，reset，clock)； output q； input data，enable，reset，clock； reg q； always @(posedge clock) //时钟上升沿有效 if (reset == 0) q = 1’b0； else if (enable==1) q = data； //隐含： else q = q： endmodule
第三章
Verilog 基础知识
3) 指定位宽的基数格式 这种格式的表示形式为： <size>’<base_format><number> 参数<size>用来指定所表示数的位宽。当位宽小于数 值的实际位数时，相应的高位部分被忽略；当位宽大于数 值的实际位数，且数值的最高位是 0 或 1 时，相应的高位 部分补0；而当位宽大于数值的实际位数，但数值的最高 位是 x 或 z 时，相应的高位部分补 x 或z。二进制的一个 x 或 z 表示 1 位处于 x 或 z，八进制的一个 x 或 z 表示 3 位 二进制位都处于 x 或 z，十六进制的一个 x 或 z 表示 4 位 二进制位都处于 x 或 z。另外，数值中的 z 可以用“ ？” 来代替。
第三章
Verilog 基础知识
第3章
Verilog HDL 基础知识
希望通过本章的介绍，能够对 Verilog HDL 有初步 的了解。 (1)词法：包括间隔符与注释符、数值、字符串与关键字。 (2)数据类型：包括物理数据类型与抽象数据类型。 (3)运算符：包括算术运算符、逻辑运算符、关系运算 符、相等关系运算符、按位运算符、归约运算符、移 位运算符、条件运算符、连接与复制操作及其优先级。 (4)系统任务与系统函数：包括标准输出任务、文件管理 任务、仿真控制任务、时间函数及其他常用函数。 (5)编译指令：宏编译指令、文件包含指令、条件编译指 令、时间定标指令与工作库定义指令。
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。
verilogHDL培训教程华为
verilogHDL培训教程华为近年来，随着人工智能、物联网和5G等新兴技术的快速发展，数字电路设计和FPGA开发方面的需求也越来越迫切。
而Verilog HDL已成为数字电路设计中最受欢迎和广泛使用的硬件描述语言之一。
因此，华为公司推出了一系列的Verilog HDL培训教程，帮助从业人员快速获得这个技能。
华为Verilog HDL培训教程的特点华为Verilog HDL培训教程主要针对初学者和中级学员，旨在让学生掌握Verilog HDL基础和应用。
教程内容科学、系统，结合了中国实际情况，给人耳目一新的感觉。
华为Verilog HDL培训教程遵从"理论与实践相结合"的原则，保证学生能够灵活应用所学知识。
在理论教学方面，华为Verilog HDL培训教程先后介绍和讲解了Verilog HDL的基础概念、语法、数据类型、运算符、模块等。
在实践操作方面，华为Verilog HDL培训教程采用基于FPGA芯片的开发板完成实验，让学生能够真正体验到数字电路设计的工程化过程。
此外，华为Verilog HDL培训教程融合了多元化的教学形式，通过讲解PPT、操作演示视频、实验文档等多种形式进行教学。
教材编制过程中对各章节的课程设计进行了充分的考虑，让学生可以从基础入手，系统性、完整性地掌握Verilog HDL语言。
总之，华为Verilog HDL培训教程尽力使学习过程严谨、声音，减少因知识不足而带来的错误和困惑。
华为Verilog HDL培训教程的课程设置华为Verilog HDL培训教程旨在让学员了解数字电路设计中最常用的硬件描述语言-- Verilog HDL，并在FPGA开发板上完成一些典型实验。
华为Verilog HDL培训教程包含以下章节：第一章：Verilog HDL基础概念在本章中，学生将学习Verilog HDL的起源、产生背景、基本概念、Verilog HDL的体系结构、Verilog HDL模块体系结构等知识。
verilog语法
第三章 Verilog HDL的基本语法前言Verilog HDL是一种用于数字逻辑电路设计的语言。
用Verilog HDL描述的电路设计就是该电路的Verilog HDL模型。
Verilog HDL既是一种行为描述的语言也是一种结构描述的语言。
这也就是说，既可以用电路的功能描述也可以用元器件和它们之间的连接来建立所设计电路的Verilog HDL模型。
Verilog模型可以是实际电路的不同级别的抽象。
这些抽象的级别和它们对应的模型类型共有以下五种：∙系统级(system):用高级语言结构实现设计模块的外部性能的模型。
∙算法级(algorithm):用高级语言结构实现设计算法的模型。
∙RTL级(Register Transfer Level):描述数据在寄存器之间流动和如何处理这些数据的模型。
∙门级(gate-level):描述逻辑门以及逻辑门之间的连接的模型。
∙开关级(switch-level):描述器件中三极管和储存节点以及它们之间连接的模型。
一个复杂电路系统的完整Verilog HDL模型是由若干个Verilog HDL模块构成的，每一个模块又可以由若干个子模块构成。
其中有些模块需要综合成具体电路，而有些模块只是与用户所设计的模块交互的现存电路或激励信号源。
利用Verilog HDL语言结构所提供的这种功能就可以构造一个模块间的清晰层次结构来描述极其复杂的大型设计，并对所作设计的逻辑电路进行严格的验证。
Verilog HDL行为描述语言作为一种结构化和过程性的语言，其语法结构非常适合于算法级和RTL级的模型设计。
这种行为描述语言具有以下功能：∙可描述顺序执行或并行执行的程序结构。
∙用延迟表达式或事件表达式来明确地控制过程的启动时间。
∙通过命名的事件来触发其它过程里的激活行为或停止行为。
∙提供了条件、if-else、case、循环程序结构。
∙提供了可带参数且非零延续时间的任务(task)程序结构。
Verilog_HDL教程
习题
1. Verilog HDL 是在哪一年首次被 IEEE 标准化的？ 2. Verilog HDL 支持哪三种基本描述方式？ 3. 可以使用 Verilog HDL 描述一个设计的时序吗？ 4. 语言中的什么特性能够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？ 6. Verilog HDL 是由哪个公司最先开发的？ 7. Verilog HDL 中的两类主要数据类型什么？ 8. UDP 代表什么？ 9. 写出两个开关级基本门的名称。 10. 写出两个基本逻辑门的名称。
2.3 数据流描述方式
用数据流描述方式对一个设计建模的最基本的机制就是使用连续赋值语句。在连续赋 值语句中，某个值指派给线网变量。 连续赋值语句的语法为:
assign [delay] LHS_net = RHS_ expression;
右边表达式使用的操作数无论何时发生变化, 右边表达式都重新计算, 并且在指定的时延后 变化值被赋予左边表达式的线网变量。时延定义了右边表达式操作数变化与赋值给左边表 达式之间的持续时间。如果没有定义时延值, 缺省时延为 0。 下面的例子显示了使用数据流描述方式对 2-4 解码器电路的建模的实例模型。
module HalfAdder (A, B, Sum, Carry); input A, B; output Sum, Carry;
第三章 Verilog HDL的基本语法汇总
512个单元，每个单元为32位
3.3 Verilog HDL的运算符
算术运算符 逻辑运算符 关系运算符 等值运算符 位运算符 缩减运算符 移位运算符 条件运算符 拼接运算符
1.算术运算符
算术运算符包括： + （加法运算符或正值运算符，如x+y，+8） - （减法运算符或负值运算符，如x-y，-90） * （乘法运算符，如x*y） / （除法运算符，如x/y） % （取模运算符，如x % y）
1．间隔符: Verilog 的间隔符主要起分隔文本的作用，可以使 文本错落有致，便于阅读与修改。
间隔符包括空格符（\b）、TAB 键（\t）、换行符（\n）及 换页符。
2．注释符:注释只是为了改善程序的可读性，在编译时不起作用。 多行注释符(用于写多行注释): /* --- */； 单行注释符 :以//开始到行尾结束为注释文字。
3．标识符和关键词
标识符:给对象（如模块名、电路的输入与输出端口、变
量等）取名所用的字符串。以英文字母或下划线开始
如，clk、counter8、_net、bus_A 。
关键词:是Verilog语言本身规定的特殊字符串，用来定义 语言的结构。例如，module、endmodule、input、 output、wire、reg、and等都是关键词。关键词都是小 写，关键词不能作为标识符使用 。出始终根据输入的变化而 更新其值的变量,它一般指的是硬件电路中的各种物理 连接.
例:网络型变量L的值由与门的驱动信号 a和b所决定，即L＝a&b。a、b的值发 生变化，线网L的值会立即跟着变化。
a
&L
Verilog语言详解
第三章 Cadence仿真器
学习内容
逻辑仿真算法 如何启动Verilog-XL和NC Verilog仿真器 如何显示波形
仿真算法
主要有三种仿真算法
基于时间的(SPICE仿真器) 基于事件的(Verilog-XL和NC Verilog仿真器) 基于周期的(cycle)
仿真算法
基于时间的算法用于处理连续的时间及变量
课程内容(三)
• 逻辑综合的介绍
– – – – – 简介 设计对象 静态时序分析 (STA) design analyzer环境 可综合的HDL编码风格
• 可综合的Verilog HDL
– Verilog HDL中的一些窍门 – Designware库 – 综合划分
•
实验 (1)
课程内容(四)
• 设计约束（ Constraint）
Verilog HDL是在1983年由GDA(GateWay Design Automation)公司的Phil Moorby所创。Phi Moorby 后来成为Verilog-XL的主要设计者和Cadence公司的第一个合伙人。
在1984~1985年间，Moorby设计出了第一个Verilog-XL的仿真器。
Verilog还有一定的晶体管级描述能力及算法级描述能力
行为级和RTL级
MUX的行为可以描述为：只要信号a或b或sel发生变化，如果sel为0则选择a输出；否则选择 b输出。
module muxtwo (out, a, b, sel); input a, b, sel; output out; reg out; always @( sel or a or b) if (! sel) out = a; else out = b; endmodule
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。
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算术运算符
关系运算符 （双目运算符）
位运算符 （双目运算符）
~ & | ^ ^~ 或 ~^ ! && || {,} {{}}
按位取反 按位与 按位或 按位异或 按位同或 逻辑非 逻辑与 逻辑或 将多个操作数 拼接成为一个 操作数
缩位运算符（ 单目运算符）
逻辑运算符 （双目运算符）
移位运算符（ 双目运算符） 条件运算符（ 三目运算符）
一、硬件描述语言 Verilog HDL 基础
1. 什么是硬件描述语言
HDL：Hardware Description Language
逻辑电路图 表示 逻辑表达式 复杂数字逻辑系统 易于存储和修改 编写说明文档 不同设计人员交流 被计算机识别 类似于高级 程序设计语 言的文本形 式来描述数 字系统硬件 的结构和行 为的语言。 逻辑仿真 逻辑综合
位拼接运算符
3. Verilog的基本语法规则
位运算符与缩位运算的比较
A：4’b1010 、 B：4’b1111，
位运算
~A = 0101 ~B = 0000
A&B= 1010
A|B= 1111
A^B= 0101
A~^B= 1010
缩位运算
&A=1&0 &1&0=0
~&A=1 &B=1
|A=1 ~|B=0
Y
——门级描述方式
一、硬件描述语言 Verilog HDL 基础
1. 什么是硬件描述语言
符合IEEE标准
早期 ABEL VHDL Advanced Bolean Equation Language 格式严谨 Verilog HDL 易学易用
2. Verilog程序的基本结构
模块定义
module 模块名(端口名1, 端口名2, … ); 说明部分 逻辑功能描述部分 endmodule
2. Verilog程序的基本结构
模块说明部分
端口模式说明 input／output／inout 参数定义（可选） 数据类型定义 线网／寄存器
module mux2to1(D0, D1, S, Y ); input D0, D1, S; output Y; wire Snot, A, B ; //电路功能描述 not U1(Snot, S); and U2(A, D0, Snot); and U3(B, D1, S); or U4(Y, A, B); endmodule
Verilog HDL内置的12个基本门元件
三态门
元件符号 and or xor buf 功能说明 多输入端的与门 多输入端的或门 多输入端的异或门 多输出端的缓冲器 控制信号高电平有效的三态缓冲 器 控制信号低电平有效的三态缓冲 器
基本门级元件模型
元件符号 nand nor xnor not
多输出门
例如: 23_5.1e2、5E－4
符号常量的定义格式：
parameter 参数名1＝常量表达式1，参数名2＝常量表达式2，……； 例如：parameter BIT=1, BYTE=8, PI=3.14;
3. Verilog的基本语法规则
变量的数据类型
线网类型 硬件电路中元件之间实际连线的抽 象。变量的值由驱动元件的值决定。 用关键词wire定义
一、硬件描述语言 Verilog HDL 基础
D0 Snot U1 S D U2 B U4 A Y
例
用行为描述方式建立模型
Y D0 S D1 S
U3 module mux2to1_bh(D0, D1, S, Y ); input D0, D1, S; 数据类型 output Y; 说明 reg Y ; //逻辑功能描述 always @(S or D0 or D1) if (S == 1) Y = D1; //也可以写成 if (S) Y = D1; else Y = D0; //注意表达式左边的Y必须是reg型 endmodule
逻辑值集合
4种基本逻辑值： 0；1；x（X）；z（Z）
3. Verilog的基本语法规则
常量及其表示
整数型 常量 实数型 十进制表示
例如：30、－2
带基数的形式 <＋/－><位宽>’<基数符号><数值>
例如：3’b101、8’he3，8’b1001_0011
十进制记数法 例如： 0.1、2.0、5.67 科学记数法
条件语句
根据条件表达式的真假， 确定下一步进行的运算。
（1） if (condition_expr) true_statement;
（2） if (condition_expr)true_statement; else fale_ statement;
（3） if (condition_expr1) true_statement1; else if (condition_expr2) true_statement2; else if (condition_expr3) true_statement3; …… else default_statement;
3. Verilog的基本语法规则
运算符
类型 符号 + * / 功能说明 二进制加 二进制减 2的补码 二进制乘 二进制除 类型 符号 > < >= <= == != & ~& | ~| ^ ^~ 或 ~^ >> << ?: 功能说明 大于 小于 大于或等于 小于或等于 相等 不相等 缩位与 缩位与非 缩位或 缩位或非 缩位异或 缩位同或 右移 左移 根据条件表达 式是否成立，选择 表达式
module mux2to1(D0, D1, S, Y ); input D0, D1, S; output Y; wire Snot, A, B ; //电路功能描述 not U1(Snot, S); and U2(A, D0, Snot); and U3(B, D1, S); or U4(Y, A, B); endmodule
功能说明 多输入端的与非门 多输入端的或非门
多输入门
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
bufif1
bufif0
notif1
notif0
一、硬件描述语言 Verilog HDL 基础
D0 Snot U1 S D U3 U2 B U4 A Y
二、用Verilog HDL描述组合逻辑电路
1.组合逻辑电路的行为级建模 2.分模块分层次的电路设计
【例1】 基于if语句的数据选择器的行为级描述。
D [3:0] module mux4to1_bh(D, S, Y); input [3:0] D; //输入端口，默认wire型 S [1:0] input [1:0] S; //输入端口，默认wire型 output reg Y; //输出端口及变量数据类型 S S always @(D, S) //电路功能描述 0 D if (S == 2’b00) Y = D[0]; 1 D else if (S== 2’b01) Y = D[1]; else if (S== 2’b10) Y = D[2]; 0 D else Y = D[3]; 1 D endmole
例
用数据流描述方式建立模型
Y D0 S D1 S
module mux2to1_dataflow(D0, D1, S, Y ); input D0, D1, S; 端口类型说明 数据类型 output Y; 说明 wire Y ; 电路结构描述 //下面是逻辑功能描述 assign Y = (~S & D0) | (S & D1); //表达式左边Y必须是wire型 endmodule 注意，在assign语句中，左边变量的数据类型必须是wire型。
3. Verilog的基本语法规则
间隔符和注释符
改善程序可读性
多行注释符: /* --- */ 单行注释符 ://
module mux2to1(D0, D1, S, Y ); input D0, D1, S; output Y; wire Snot, A, B ; //电路功能描述 not U1(Snot, S); and U2(A, D0, Snot); and U3(B, D1, S); or U4(Y, A, B); endmodule
一、硬件描述语言 Verilog HDL 基础
1. 什么是硬件描述语言
module mux2to1(D0, D1, S, Y ); //模块名及端口 input D0, D1, S; //输入端口声明 output Y; //输出端口声明 D0 A Snot wire Snot, A, B ; //内部节点 U2 //电路功能描述 U1 not U1(Snot, S); //门级元件 U4 S B and U2(A, D0, Snot); D U3 and U3(B, D1, S); or U4(Y, A, B); Y D0 S D1 S endmodule
^A=0 ^B=0
~^A=1 ~^B=1
3. Verilog的基本语法规则
运算符的优先级
类型 取反 算术 移位 符号 ! ~ -(求2的补码) 优先级别 最高优先级
* / + >> <<