VerilogHDL实例
【连载】FPGAVerilogHDL系列实例--------4位二进制加减法计数器
【连载】FPGAVerilogHDL系列实例--------4位⼆进制加减法计数器Verilog HDL 之 4位⼆进制加减法计数器⼀、原理 计数器是数字系统中⽤的较多的基本逻辑器件。
它不仅能记录输⼊时钟脉冲的个数，还可以实现分频、定时等功能。
计数器的种类很多。
按脉冲⽅式可以分为同步计数器和异步计数器；按进制可以分为⼆进制计数器和⾮⼆进制计数器；按计数过程数字的增减，可分为加计数器、减计数器和可逆计数器。
本实验就是设计⼀个4位⼆进制加减法计数器，该计数器可以通过⼀个控制信号决定计数器时加计数还是减计数，另外，该寄存器还有⼀个清零输⼊，低电平有效。
还有⼀个load装载数据的信号输⼊，⽤于预置数据；还有⼀个C的输出，⽤于计数器的级联。
其功能表如表1.1所⽰; 表1.1 4位⼆进制加减法计数器功能表⼆、实现在设计⽂件中输⼊Verilog代码1/****************************** 分频模块 *************************************/23 `timescale 1 ns / 1 ps4 module qu_dou ( clk ,rst , a ,b );56 input clk ;7 wire clk ;8 input rst ;9 input a ;10 wire a ;1112 output b ;13 reg b ;1415 reg [31:0] cnt ;16 reg clkout ;17 always @ ( posedge clk or negedge rst )18 begin19if ( rst == 1'b0 )20 cnt <= 0 ;21else begin if ( a==1'b1 ) begin22if ( cnt >= 32'd3000000 )23 b <= 1 ;24else25 cnt <= cnt + 1'b1 ;2627 end28else begin b <= 1'b0 ;29 cnt <= 0 ;30 end31 end32 end333435 endmodule功能实现1 `timescale 1 ns / 1 ps23 module counter4 ( load ,clr ,c ,DOUT ,clk, up_down ,DIN ,sysclk , rst );45 input load ;6 input clk;7 wire load ;8 input clr ;9 wire clr ;10 input up_down ;11 wire up_down ;12 input [3:0] DIN ;13 wire [3:0] DIN ;14 input sysclk ;15 input rst ;1617 output c ;18 reg c ;19 output [3:0] DOUT ;20 wire [3:0] DOUT ;21 reg [3:0] data_r;2223/***************** 例化去抖模块 *************************************/24 wire clk_r ;25 qu_dou qu_dou (26 .clk (sysclk) ,27 .rst (rst) ,28 .a (clk),29 .b (clk_r));3031//********************************************************************* 323334 assign DOUT = data_r;35 always @ ( posedge clk_r or posedge clr or posedge load)36 begin37if ( clr == 1) //同步清零38 data_r <= 0;39else if ( load == 1) //同步预置40 data_r <= DIN;41else begin if ( up_down ==1)42 begin43if ( data_r == 4'b1111) begin //加计数44 data_r <= 4'b0000;45 c = 1;46 end47else begin //减计数48 data_r <= data_r +1;49 c = 0 ;50 end51 end52else53 begin54if ( data_r == 4'b0000) begin //加计数55 data_r <= 4'b1111;56 c = 1;57 end58else begin //减计数59 data_r <= data_r -1;60 c = 0 ;61 end62 end63 end64 end65 endmodule。
Verilog_HDL综合设计实例(自动乐曲演奏)
Place & Route
Timing Analysis
基于FPGA的乐曲自动演奏器设计
FPGA
产生音符所对应频率的方波信号
在输入参考频率fc=3MHz时， 计算简谱中所有音符的分频系 数。
实际上，只要各个 音符之间的相对频率关 系不变，演奏出的音乐 听起来就不会“走调”。
1. 一.设计目的与要求
音名显示电路用来显示乐曲演奏时对应的 音符。可以用3个数码管，分别显示高、 中、低音的音名，实现演奏的动态显示， 十分直观。在本例中，high[3:0]、 med[3:0]、low[3:0]等信号分别用于显示高 音、中音、低音音符。为了使演奏能循环 进行，需另外设置一个时长计数器，当乐 曲演奏完成时，保证能自动从头开始演奏。
4）12MHz分频成1mhz波形分频器，源代码和顶层模块如下： //12mhz分成1mhz的分频模块,提供给quma模块 module div_clk1mhz(clk_12mhz,clk_1mhz); input clk_12mhz; output clk_1mhz; reg clk_1mhz; reg [21:0] cnt; always @(posedge clk_12mhz) if(cnt<5) cnt=cnt+1; // (12mhz/1mhz=12,cnt<[12/2-1=5]） else begin cnt=0; clk_1mhz =! clk_1mhz; end Endmodule
用纯硬件完成乐曲演奏电路的设计与利用微处 理器（CPU）实现相比逻辑要复杂得多，如不借助 于功能强大的EDA工具和硬件描述语言，仅凭传 统的数字逻辑技术，即使最简单的演奏电路也难以 实现。
FPGA Verilog HDL 系列实例--8-3编码器
Verilog HDL 之直流电机PWM控制一、实验前知识准备在上一篇中总结了步进电机的控制，这次我将学习一下直流电机的控制，首先，我们简要了解下步进电机和直流电机的区别。
（1）步进电机是以步阶方式分段移动，直流电机通常采用连续移动的控制方式。
（2）步进电机采用直接控制方式，它的主要命令和控制变量都是步阶位置；直流电机则是以电机电压为控制变量，以位置或速度为命令变量。
（3）直流电机需要反馈控制系统，他会以间接方式控制电机位置。
步进电机系统多半以“开环方式”进行操作。
1、什么是直流电机输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
2、什么是PWMPWM（脉冲宽度调制）是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
3、开发平台中直流电机驱动的实现开发板中的直流电机的驱动部分如图1.1所示。
利用FPGA设计一个0、1组成的双极性PWM发生器。
图1.1 直流电机的驱动部电路二、实验平台Quartus II 7.2 集成开发环境、SOPC-MBoard板、ByteBlaster II 下载电缆三、实验目标1、了解直流电机PWM的控制方法。
2、具有调速功能。
四、实验实现详细实现步骤请参考【连载】FPGA Verilog HDL 系列实例--------8-3编码器1、在设计文件中输入Verilog代码。
66 endmodule2、分析思考：（1）如何控制顺时针转和逆时针转？（2）速度的大小如何控制的？第38行~第53行：由2个引脚控制生成双极性PWM发生器。
结论：（1）以MA_r[0]为准，当状态0的时间大于状态1的时间时，电机逆时针转动；反之，电机顺时针转动。
005 Verilog HDL 设计实例
wire din; wire clk; wire r; wire dout;
reg [7:0]shift_register;
module p(din,clk,r,dout,x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6); input din; input clk; input r; //异步复位，低电平有效（复位） output dout,x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6; wire din; wire clk; wire r; wire dout,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7;
wire din; wire clk; wire r; wire [7:0]dout;
reg [7:0]shift_register;
• 带有同步置位的8位循环移位寄存器，它能够在时 钟的作用下将寄存器中的数据循环左移或右移。
module o(load,clk,dir,data,q); input clk,load; input [7:0]data; input dir; //方向选择信号，dir=1时右移，否则左移 output q; wire clk,load,dir; wire [7:0]data; wire q; reg [7:0]shift_register; always @(posedge clk) begin if(load==1) shift_register<=data; else if(dir==1) begin shift_register[7]=shift_register[0]; shift_register[6:0]=shift_register[7:1]; end else begin shift_register[0]=shift_register[7]; shift_register[7:1]=shift_register[6:0]; end end assign q=shift_register[7]; endmodule
verilog hdl语言100例详解
verilog hdl语言100例详解Verilog HDL语言是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统的行为和结构。
它是硬件设计工程师在数字电路设计中的重要工具。
本文将介绍100个例子，详细解释Verilog HDL语言的应用。
1. 基本门电路：Verilog HDL可以用于描述基本门电路，如与门、或门、非门等。
例如，下面是一个描述与门电路的Verilog HDL代码：```verilogmodule and_gate(input a, input b, output y);assign y = a & b;endmodule```2. 多路选择器：Verilog HDL也可以用于描述多路选择器。
例如，下面是一个描述2:1多路选择器的Verilog HDL代码：```verilogmodule mux_2to1(input a, input b, input sel, output y);assign y = sel ? b : a;endmodule```3. 寄存器：Verilog HDL可以用于描述寄存器。
例如，下面是一个描述8位寄存器的Verilog HDL代码：```verilogmodule register_8bit(input [7:0] d, input clk, input reset, output reg [7:0] q);always @(posedge clk or posedge reset)if (reset)q <= 0;elseq <= d;endmodule```4. 计数器：Verilog HDL可以用于描述计数器。
例如，下面是一个描述8位计数器的Verilog HDL代码：```verilogmodule counter_8bit(input clk, input reset, output reg [7:0] count);always @(posedge clk or posedge reset)if (reset)count <= 0;elsecount <= count + 1;endmodule```5. 加法器：Verilog HDL可以用于描述加法器。
verilog的15个经典设计实例
begin b=a; c=b; end endmodule
【例 5.11】模为 60 的 BCD 码加法计数器
module count60(qout,cout,data,load,cin,reset,clk);
【例 5.6】用 fork-join 并行块产生信号波形
`timescale 10ns/1ns module wave2; reg wave; parameter cycle=5; initial
fork wave=0;
#(cycle) wave=1; #(2*cycle) wave=0; #(3*cycle) wave=1; #(4*cycle) wave=0; #(5*cycle) wave=1; #(6*cycle) $finish; join initial $monitor($time,,,"wave=%b",wave); endmodule
else
out<=out+1;
end
endmodule
//同步复位 //计数
【例 3.3】4 位全加器的仿真程序
`timescale 1ns/1ns `include "adder4.v" module adder_tp; reg[3:0] a,b; reg cin; wire[3:0] sum; wire cout; integer i,j;
output[7:0] qout;
output cout;
input[7:0] data;
input load,cin,clk,reset;
Verilog的135个经典设计实例
endmodule
【例 3.2】 4 位计数器
module count4(out,reset,clk); output input [3:0] out; reset,clk;
reg [3:0] out; always @( posedge clk)
begin if else end endmodule (reset) out<=0; out<=out+1; // 同步复位 // 计数
endmodule
【例 3.5】 “与 - 或 -非”门电路
module AOI(A,B,C,D,F); input output A,B,C,D; F; // 模块名为 AOI( 端口列表 A， B， C， D， F) // 模块的输入端口为 // 模块的输出端口为 A， B， C，D F
-2 -
begin if (qout[3:0]==9) begin qout[3:0]<=0; if (qout[7:4]==5) qout[7:4]<=0; // 回 0 ，并判断高位是否为 5 // 低位是否为 9 ，是则
else qout[7:4]<=qout[7:4]+1; end else qout[3:0]<=qout[3:0]+1; end end assign cout=((qout==8'h59)&cin)?1:0; // 产生进位输出信号 // 低位不为 9 ，则加 1 // 高位不为 5 ，则加 1
王金明： 《 Verilog HDL wire A,B,C,D,F; assign endmodule F= ~((A&B)|(C&D)); // 定义信号的数据类型 // 逻辑功能描述
verilog hdl应用程序设计实例精讲
verilog hdl应用程序设计实例精讲网上现在有很多关于verilog hdl应用程序设计的资料，但是并没有一个很系统和全面的教程来帮助初学者快速入门。
本文就verilog hdl应用程序设计实例进行了精讲，从基本概念到应用实例一步一步地回答了初学者的问题，帮助大家理解verilog hdl的设计和应用。
一、verilog hdl的基本概念Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于描述数字系统，包括逻辑电路、集成电路等等。
它既可以进行仿真验证，也可以直接生成硬件电路。
简单来说，verilog hdl就是一种用来描述数字系统的语言。
1.1 模块与实例化在verilog hdl中，模块是最基本的设计单元，每个模块包含一个或多个端口和内部逻辑电路。
模块可以包含其他模块，这被称为实例化。
实例化可以理解为创建一个模块的实例，并根据实例进行连接。
1.2 端口和内部信号模块的端口是与其他模块或外部电路连接的接口，可以是输入、输出或双向。
内部信号是模块内部产生和使用的信号，只在模块内部可见。
1.3 组合逻辑与时序逻辑组合逻辑是指只有输入信号改变时才会改变输出信号的逻辑电路，而时序逻辑是指输出信号的改变还受到时钟信号的控制。
在verilog hdl中，可以使用逻辑门、逻辑运算符和条件语句来实现组合逻辑和时序逻辑。
二、verilog hdl应用程序设计实例接下来，我们通过一些实例来展示verilog hdl的应用程序设计。
2.1 4位全加器我们首先来实现一个4位全加器。
全加器是用来实现两个二进制数的加法的电路，它能够实现两个输入和一个进位的相加操作，输出结果和进位。
在verilog hdl 中，可以使用逻辑运算符和条件语句来实现全加器。
2.2 4位加法器我们可以使用四个全加器来实现一个4位加法器。
加法器是用来实现两个二进制数的加法的电路，它能够实现多位的相加操作，输出结果和进位。
2.3 4位计数器计数器是一种能够实现计数功能的电路，它能够根据时钟信号进行计数，并在达到一定数值时输出特定信号。
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本文档含有很多Verilog HDL例子：//与门module zxhand2(c,a,b);input a,b;output c;assign c= a & b;endmodule//或门module zxhor2(c,a,b);input a,b;output c;assign c= a | b;endmodule//非门module zxhnot2(c,b);input b;output c;assign c=~ b;endmodule////异或门module zxhxro2(c,a,b);input b;output c;assign c=a ^ b;endmodule两选一电路module data_scan(d0,d1,sel,q); output q;input d0,d1,sel;wire t1,t2,t3;n1 zxhand2(t1,d0,sel);n2 zxhnot2 (t4,sel);n3 zxhand2(t2,d1,t4);n4 zxhor2(t3,t1,t2);assign q=t1;endmoduleverilog HDL实例（一）练习一．简单的组合逻辑设计目的: 掌握基本组合逻辑电路的实现方法。
这是一个可综合的数据比较器，很容易看出它的功能是比较数据a与数据b，如果两个数据相同，则给出结果1，否则给出结果0。
在Verilog HDL中，描述组合逻辑时常使用assign结构。
注意equal=(a==b)?1:0,这是一种在组合逻辑实现分支判断时常使用的格式。
模块源代码：//--------------- compare.v -----------------module compare(equal,a,b);input a,b;output equal;assign equal=(a==b)?1:0; //a等于b时，equal输出为1；a不等于b时，//equal输出为0。
endmodule测试模块用于检测模块设计得正确与否，它给出模块的输入信号，观察模块的内部信号和输出信号，如果发现结果与预期的有所偏差，则要对设计模块进行修改。
测试模块源代码：`timescale 1ns/1ns //定义时间单位。
module comparetest;reg a,b;wire equal;initial //initial常用于仿真时信号的给出。
begin a=0;b=0;#100 a=0;b=1;#100 a=1;b=1;#100 a=1;b=0;#100 $stop; //系统任务，暂停仿真以便观察仿真波形。
endcompare compare1(.equal(equal),.a(a),.b(b)); //调用模块。
Endmodule【例3.1】4 位全加器module adder4(cout,sum,ina,inb,cin);output[3:0] sum;output cout;input[3:0] ina,inb;input cin;assign {cout,sum}=ina+inb+cin;endmodule【例3.2】4 位计数器module count4(out,reset,clk);output[3:0] out;input reset,clk;reg[3:0] out;always @(posedge clk)beginif (reset) out<=0; //同步复位else out<=out+1; //计数endendmodule09.04.07【例5.11】模为60 的BCD 码加法计数器module count60(qout,cout,data,load,cin,reset,clk); output[7:0] qout;output cout;input[7:0] data;input load,cin,clk,reset;reg[7:0] qout;always @(posedge clk) //clk 上升沿时刻计数beginif (reset) qout<=0; //同步复位else if(load) qout<=data; //同步置数else if(cin)beginif(qout[3:0]==9) //低位是否为9，是则beginqout[3:0]<=0; //回0，并判断高位是否为5if (qout[7:4]==5) qout[7:4]<=0;elseqout[7:4]<=qout[7:4]+1; //高位不为5，则加1endelse //低位不为9，则加1qout[3:0]<=qout[3:0]+1;endendassign cout=((qout==8'h59)&cin)?1:0; //产生进位输出信号endmodule【例9.10】奇偶校验位产生器module parity(even_bit,odd_bit,input_bus);output even_bit,odd_bit;input[7:0] input_bus;assign odd_bit = ^ input_bus; //产生奇校验位assign even_bit = ~odd_bit; //产生偶校验位endmoduleVerilog HDL实例（二）练习二. 简单时序逻辑电路的设计目的：掌握基本时序逻辑电路的实现。
在Verilog HDL中，相对于组合逻辑电路，时序逻辑电路也有规定的表述方式。
在可综合的Verilog HDL 模型，我们通常使用always块和 @(posedge clk)(上升沿)或 @(negedge clk)(下降沿)的结构来表述时序逻辑。
下面是一个1/2分频器的可综合模型。
// half_clk.v:module half_clk(reset,clk_in,clk_out);input clk_in,reset;output clk_out;reg clk_out;always @(posedge clk_in)beginif(!reset) clk_out=0;else clk_out=~clk_out;endendmodule在always块中，被赋值的信号都必须定义为reg型，这是由时序逻辑电路的特点所决定的。
对于reg型数据，如果未对它进行赋值，仿真工具会认为它是不定态。
为了能正确地观察到仿真结果，在可综合风格的模块中我们通常定义一个复位信号reset，当reset为低电平时，对电路中的寄存器进行复位。
测试模块的源代码：//------------------- clk_Top.v -----------------------------`timescale 1ns/100ps`define clk_cycle 50module clk_Top.v;reg clk,reset;wire clk_out;always #`clk_cycle clk = ~clk;initialbeginclk = 0;reset = 1;#100 reset = 0;#100 reset = 1;#10000 $stop;endhalf_clk half_clk(.reset(reset),.clk_in(clk),.clk_out(clk_out));endmoduleVerilog HDL实例（三）练习三. 利用条件语句实现较复杂的时序逻辑电路目的：掌握条件语句在Verilog HDL中的使用。
与常用的高级程序语言一样,为了描述较为复杂的时序关系，Verilog HDL提供了条件语句供分支判断时使用。
在可综合风格的Verilog HDL模型中常用的条件语句有if…else和case…endcase两种结构，用法和C程序语言中类似。
两者相较，if…else用于不很复杂的分支关系，实际编写可综合风格的模块、特别是用状态机构成的模块时，更常用的是case…endcase风格的代码。
这一节我们给的是有关if…else 的范例，有关case…endcase结构的代码已后会经常用到。
下面给出的范例也是一个可综合风格的分频器，是将10M的时钟分频为500K的时钟。
基本原理与1/2分频器是一样的，但是需要定义一个计数器，以便准确获得1/20分频模块源代码：// --------------- fdivision.v -----------------------------module fdivision(reset,f10m,f500k);input f10m,reset;output f500k;reg f500k;reg [7:0]j;always @(posedge f10m)if(!RESET) //低电平复位。
beginf500k <= 0;j <= 0;endelsebeginif(j==19) //对计数器进行判断，以确定F500K信号是否反转。
beginj <= 0;f500k <= ~f500k;endelsej <= j+1;endendmodule测试模块源代码：//--------------- fdivision_Top.v ------------------------`timescale 1ns/100ps`define clk_cycle 50module division_Top;reg f10m=0,reset;wire f500k;always #`clk_cycle f10m = ~ f10m;initialbeginreset=1;#100 reset=0;#100 reset=1;#10000 $stop;endfdivision fdivision (.reset(reset),.f10m(f10m),.f500k(f500k));endmoduleVerilog HDL实例（四）练习四. 设计时序逻辑时采用阻塞赋值与非阻塞赋值的区别目的：1.明确掌握阻塞赋值与非阻塞赋值的概念和区别；2.了解阻塞赋值的使用情况。
阻塞赋值与非阻塞赋值，在教材中我们已经了解了它们之间在语法上的区别以及综合后所得到的电路结构上的区别。
在always块中，阻塞赋值可以理解为赋值语句是顺序执行的，而非阻塞赋值可以理解为赋值语句是并发执行的。
实际的时序逻辑设计中，一般的情况下非阻塞赋值语句被更多地使用，有时为了在同一周期实现相互关联的操作，也使用了阻塞赋值语句。
（注意：在实现组合逻辑的assign结构中，无一例外地都必须采用阻塞赋值语句。
下例通过分别采用阻塞赋值语句和非阻塞赋值语句的两个看上去非常相似的两个模块blocking.v和non_blocking.v来阐明两者之间的区别。