SystemVerilog硬件设计及建模—第10章概要
SystemVerilog硬件设计及建模
SystemVerilog硬件设计及建模引言在硬件设计领域，SystemVerilog是一种广泛使用的硬件描述语言。
它结合了Verilog HDL和一些现代编程语言的特性，使得硬件设计和建模更加高效和灵活。
本文将介绍SystemVerilog的基本概念和语法，以及如何利用它进行硬件设计和建模。
SystemVerilog基础模块和端口在SystemVerilog中，设计被组织成一个个模块。
每个模块由一个或多个端口组成，其中包含输入端口、输出端口和双向端口。
端口是模块与外部世界之间通信的接口。
以下是一个简单的SystemVerilog模块的示例：module MyModule(input wire clk, input wire rst, input wire A, input wire B, output wire C);// 模块逻辑always @(posedge clk or posedge rst)if (rst)C <= 0;elseC <= A & B;endmodule数据类型SystemVerilog支持多种数据类型，包括基本数据类型（如整数和实数）和复杂数据类型（如数组和结构体）。
它还支持用户自定义数据类型。
以下是一些常用的数据类型示例：•整数类型：int, bit, logic•实数类型：real, time•数组类型：int my_array[8]•结构体类型：typedef struct packed {int x;int y;} my_struct;时序和复位在SystemVerilog中，时序和复位是设计中非常重要的概念。
时序表示硬件的时间顺序行为，比如时钟上升沿触发的操作。
复位用于将设计状态恢复到初始状态。
以下是一个简单的时序和复位示例：always @(posedge clk or posedge rst)if (rst)// 复位逻辑else// 时序逻辑仿真和验证SystemVerilog提供了丰富的仿真和验证功能，以验证设计的正确性。
systemverilog 可综合 语法
systemverilog 可综合语法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述SystemVerilog是一种硬件描述语言，其可综合语法用于描述硬件设计的行为和结构。
可综合语法是指在编写SystemVerilog代码时，能够被综合工具翻译成底层硬件电路，并最终映射到FPGA或ASIC等可编程器件上的语法规则和风格。
因此，可综合语法在硬件设计中起着至关重要的作用。
在硬件设计中，可综合语法使设计工程师能够通过代码描述硬件的功能和结构，包括处理器、逻辑电路、存储器等。
通过使用可综合语法，设计工程师可以更加灵活地实现各种功能和性能要求，同时也能提高设计的可维护性和可重用性。
SystemVerilog的可综合语法特点是其结构化的设计风格，丰富的数据类型和内置的高级语言功能。
与传统的硬件描述语言相比，SystemVerilog提供了更多的抽象层次和编程特性，可以更高效地完成复杂的硬件设计任务。
例如，SystemVerilog支持面向对象的设计方法，可以使用类和对象对设计进行建模和封装。
此外，SystemVerilog还提供了多种数据类型和运算符，使设计工程师可以更方便地处理各种数据和信号。
综上所述，可综合语法在SystemVerilog中具有重要的地位和作用。
通过使用可综合语法，设计工程师能够更加方便地描述和实现各种硬件功能，提高设计的效率和可靠性。
在今后的硬件设计中，可综合语法的应用将更加广泛，并且不断发展和完善，以满足不断变化的设计需求。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构的目的是为了给读者提供清晰的导航和理解文章的逻辑框架。
通过合理的结构，读者可以更好地理解文章的目的和内容，并能够有序地阅读和理解整个文档。
本文的结构如下：第一部分是引言部分，用于介绍文章的背景和相关信息。
在引言部分，我们将概述SystemVerilog可综合语法的定义和作用，并介绍本文的结构和目的。
第二部分是正文部分，主要内容是关于SystemVerilog可综合语法的定义和特点。
systemverilog
systemverilogSystemVerilog语⾔简介1. 接⼝（Interface）Verilog模块之间的连接是通过模块端⼝进⾏的。
为了给组成设计的各个模块定义端⼝，我们必须对期望的硬件设计有⼀个详细的认识。
不幸的是，在设计的早期，我们很难把握设计的细节。
⽽且，⼀旦模块的端⼝定义完成后，我们也很难改变端⼝的配置。
另外，⼀个设计中的许多模块往往具有相同的端⼝定义，在Verilog中，我们必须在每个模块中进⾏相同的定义，这为我们增加了⽆谓的⼯作量。
SystemVerilog提供了⼀个新的、⾼层抽象的模块连接，这个连接被称为接⼝（Interface）。
接⼝在关键字interface和endinterface之间定义，它独⽴于模块。
接⼝在模块中就像⼀个单⼀的端⼝⼀样使⽤。
在最简单的形式下，⼀个接⼝可以认为是⼀组线⽹。
例如，可以将PCI 总线的所有信号绑定在⼀起组成⼀个接⼝。
通过使⽤接⼝，我们在进⾏⼀个设计的时候可以不需要⾸先建⽴各个模块间的互连。
随着设计的深⼊，各个设计细节也会变得越来越清晰，⽽接⼝内的信号也会很容易地表⽰出来。
当接⼝发⽣变化时，这些变化也会在使⽤该接⼝的所有模块中反映出来，⽽⽆需更改每⼀个模块。
下⾯是⼀个接⼝的使⽤实例：interface chip_bus;// 定义接⼝wire read_request, read_grant;wire [7:0] address, data;endinterface: chip_busmodule RAM (chip_bus io,// 使⽤接⼝input clk);// 可以使⽤io.read_request引⽤接⼝中的⼀个信号endmodulemodule CPU(chip_bus io, input clk);...endmodulemodule top;reg clk =0;chip_bus a;// 实例接⼝// 将接⼝连接到模块实例RAM mem(a, clk);CPU cpu(a, clk);endmodule实际上，SystemVerilog的接⼝不仅仅可以表⽰信号的绑定和互连。
VerilogHDL建模概述
VerilogHDL建模概述Verilog HDL 建模概述在数字电路设计中，数字电路可简单归纳为两种要素：线和器件。
线是器件管脚之间的物理连线；器件也可简单归纳为组合逻辑器件（如与或⾮门等）和时序逻辑器件（如寄存器、锁存器、RAM等）。
⼀个数字系统（硬件）就是多个器件通过⼀定的连线关系组合在⼀块的。
因此，Verilog HDL的建模实际上就是如何使⽤HDL语⾔对数字电路的两种基本要素的特性及相互之间的关系进⾏描述的过程。
下⾯通过⼀些实例，以便对Verilog HDL 的设计建模有个⼤概的印象。
1 模块模块（module）是Verilog 的基本描述单位，⽤于描述某个设计的功能或结构及与其他模块通信的外部端⼝。
模块在概念上可等同⼀个器件就如我们调⽤通⽤器件（与门、三态门等）或通⽤宏单元（计数器、ALU、CPU）等，因此，⼀个模块可在另⼀个模块中调⽤。
⼀个电路设计可由多个模块组合⽽成，因此⼀个模块的设计只是⼀个系统设计中的某个层次设计，模块设计可采⽤多种建模⽅式。
1.1 简单事例下⾯先介绍⼏个简单的Verilog HDL程序。
例[1] 加法器module addr (a, b, cin, count, sum);input [2:0] a;input [2:0] b;input cin;output count;output [2:0] sum;assign {count,sum} = a +b + cin;endmodule该例描述⼀个3位加法器，从例⼦可看出整个模块是以module 开始，endmodule 结束。
例[2] ⽐较器module compare （equal，a，b）；input [1:0] a,b; // declare the input signal ;output equare ; // declare the output signal;assign equare = (a == b) ? 1:0 ;/ * if a = b , output 1, otherwise 0；*/endmodule该例描述⼀个⽐较器，从上可看到，/* .... */ 和// ... 表⽰注释部分。
Verilog硬件描述语言与设计
精彩摘录
“Verilog是一种硬件描述语言，它允许设计师使用简洁的文本描述来描述 复杂的数字系统。这种语言被广泛用于电子设计自动化（EDA）工具链中，用于 描述和模拟数字电路设计。”
“在Verilog中，我们可以使用模块（module）来定义一个电路功能。模块 是Verilog中最基本的结构单元，它包含一组输入、输出和内部信号，以及描述 模块行为的Verilog代码。”
《Verilog硬件描述语言与设计》这本书的精彩摘录可以帮助读者更好地了 解Verilog语言和数字电路设计的基础知识。
阅读感受
《Verilog硬件描述语言与设计》读后感
在当今的电子设计自动化（EDA）领域，Verilog硬件描述语言与设计的重要 性不言而喻。这本书的，无疑为广大的电子设计工程师提供了一个全面的、权威 的学习资源。我怀着对Verilog的热爱和对电子设计的追求，认真地阅读了这本 书，以下是我对这本书的一些感想和思考。
作者简介
这是《Verilog硬件描述语言与设计》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
谢谢观看
《Verilog硬件描述语言与设计》这本书是一本非常值得一读的书。它不仅 让我深入理解了Verilog语言的基础知识和设计方法，更重要的是，它让我学会 了如何用Verilog进行高效的电子系统设计和建模。我相信，这本书对于所有对 电子设计感兴趣的读者来说，都会是一本非常有价值的参考书。
目录分析
《Verilog硬件描述语言与设计》是一本全面介绍Verilog HDL（硬件描述 语言）及其相关设计和验证技术的书籍。以下是该书的目录分析，旨在帮助读者 更好地了解其结构和内容。
Verilog硬件描述语言与设计
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
SystemVerilog硬件设计及建模—第10章
logic bus_req; logic slave_rdy; logic data_rdy; logic mem_read; logic mem_write;
input wire bus_req,
input wire slave_rdy, // other ports
output reg [15:0] jump_addr,
input wire [ 7:0] instr, input wire clock, input wire resetn,
input wire test_mode);
... // module functionality code
endmodule
第8页，共42页。
MicroElectronics Center
HMEC
10.1.1 Verilog模块端口的缺点
Verilog模块的端口提供了一种描述设计中模块之间连接关系的方式，这种方式直 观明了，但在大型复杂设计中，有很多缺点： ➢在多个模块中必须重复声明端口
.mem_write(mem_write), .slave_instr(slave_instr), .slave_req(slave_req), .bus_grant(bus_grant), .data_rdy(data_rdy),
// other ports
.clock(clock), .resetn(resetn));
wire slave_req, slave_rdy;
Verilog算法及建模整理文档
有关verilog 算法及建模1 有关C、Veilog HDL、VHDL (1)1.1 C与Verilog (1)1.2 Verilog HDL与VHDL (3)2 有关Verilog 中的一些语法 (5)2.1 运算符 (5)2.2 Wire、reg、tri、memory型 (6)2.3 assign和always语句 (6)2.4 阻塞赋值和非阻塞赋值 (8)2.5 Verilog中使用的一些关键字 (9)2.6 其他 (13)3 有关Verilog建模 (14)3.1软核、固核、硬核 (14)3.2 模块设计流程 (14)3.3 门级结构 (14)3.4 基本逻辑运算 (15)3.5 控制逻辑 (15)3.6 同步和异步 (16)3.7 有限状态机 (17)3.8 综合的一般原则 (20)4 有关总线和时钟 (21)4.1 I2C 双向二线制串行总线协议 (21)4.2时钟发生器的形成（分频的另外一种实现方式） (21)1 有关C、Veilog HDL、VHDL1.1 C与VerilogC 语言配合Verilog HDL 来设计算法的硬件电路块时考虑的三个主要问题：为什么选择C 语言与Verilog HDL 配合使用？C 语言与Verilog HDL 的使用有何限制？如何利用C 来加速硬件的设计和故障检测？1) 为什么选择C 语言与Verilog 配合使用首先，C 语言很灵活，查错功能强，还可以通过PLI（编程语言接口）编写自己的系任务直接与硬件仿真器（如Verilog-XL）结合使用。
C 语言是目前世界上应用最为广泛的一种编程语言，因而C 程序的设计环境比Verilog HDL 的完整。
此外，C 语言可应用于许多领域，有可靠的编译环境，语法完备，缺陷较少。
比较起来，Verilog 语言只是针对硬件描述的，在别处使用（如用于算法表达等）并不方便。
而且Verilog 的仿真、综合、查错工具等大部分软件都是商业软件，与C 语言相比缺乏长期大量的使用，可靠性较差，亦有很多缺陷。
systemverilog标准手册
SystemVerilog标准手册一、概述SystemVerilog是一种硬件描述和验证语言，它结合了Verilog HDL和VHDL的特性，并增添了许多新的功能和特性。
SystemVerilog的标准手册是SystemVerilog语言的权威参考资料，它详细说明了SystemVerilog的语法、语义和用法规范。
二、内容1. 语言基础SystemVerilog标准手册包含了SystemVerilog语言的基础知识，如数据类型、变量定义、控制结构、函数和任务等。
在这一部分，读者可以了解到SystemVerilog的基本语法和语言特性，为后续的学习和应用打下坚实的基础。
2. 对象和类SystemVerilog引入了面向对象的编程思想，允许用户定义自定义类型、类和对象。
SystemVerilog标准手册详细介绍了对象和类的定义、成员函数、继承和多态等相关内容，为用户提供了丰富的编程工具和技巧。
3. 验证方法SystemVerilog不仅可以用于硬件描述，还可以用于硬件验证。
SystemVerilog标准手册介绍了SystemVerilog的验证方法和工具，包括assertion、coverage、constrained randomization等内容，帮助用户编写高效且可靠的验证代码。
4. 高级特性除了基本的语言特性外，SystemVerilog还提供了许多高级的功能和特性，如接口、多线程、并发控制等。
SystemVerilog标准手册深入介绍了这些高级特性的用法和原理，帮助用户更好地理解和应用SystemVerilog语言。
5. 应用实例除了语法和特性的介绍外，SystemVerilog标准手册还提供了大量的实际应用示例，包括硬件描述、验证代码和仿真模型等。
这些应用实例可以帮助用户更直观地了解SystemVerilog语言的实际应用场景，加深对SystemVerilog的理解和掌握。
三、重要性SystemVerilog标准手册是学习和使用SystemVerilog语言的重要参考资料。
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用模块端口连接时，设计的具体互连必须在设计周期的早期确定， 而不能在一个不需要考虑设计细节的抽象层面上描述。
10.1.2 接口优势
增加了新的端口类型—接口，接口允许许多信号合成一组由一个端口 表示，只需在一个地方对组成接口的信号进行声明，使用这些信号的 模块只需一个接口类型的端口。
[15:0] , [ 7:0] ); ...
(
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10.1 接口的概念
( [15:0] , [ 7:0] , [15:0] , [ 7:0] , , );
...
10.1.1 模块端口的缺点
模块的端口提供了一种描述设计中模块之间连接关系的方式，这种方 式直观明了，但在大型复杂设计中，有很多缺点： 在多个模块中必须重复声明端口 在不同模块中有声明不匹配的风险 设计规范中的一个改动需要修改多个模块 在多个模块中通信协议也必须重复
; [15:0] ; [15:0] ; [ 7:0] ; ; ; ; ; ; ; ;
10.1.2 接口优势
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(), (), (), (), ());
10.1.2 接口优势
1( (), (), ()); ( (), (), ());
接口的端口也可以定义为一个接口，从而使接口可以连接到另一个 接口上。如总线可以描述为一个总接口、一个主接口和一个从接口， 主、从接口可以表示为总接口的一个端口。
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10.2 接口声明
接口实例也可以使用简化的端口连接和.*
( , , ); [15:0] , ; [ 7:0] , ; (.*); 1 (.*); 1(.*); (.*); (.*); (.*, ());
10.2 接口声明
接口名称引用：（1）在模块端口中；（2）在接口实例化中。当接 口作为模块的端口时，接口就象模块一样，可以在其定义之前使用， 因此不需要考虑源代码的编译顺序。 接口可以象模块一样单独定义，接口名称可以在设计的任何层次、 任何模块中当作端口使用。 接口也可以在嵌套的模块中定义，使用接口只能在这个模块的局部 范围内使用。
10.2 接口声明
接口定义语法与模块相似，接口也可以拥有端口，这些端口将成为接 口所描述一组信号的一部分，接口可以包含和中任何类型的声明。
( , , ); [15:0] ; [15:0] ; [ 7:0] ; ; ; ; ; ; ;
10.2 接口声明
( , , ); [15:0] , ; [ 7:0] , ; ( (), (), ());
存储器
取指令 Main_bus
主处理器
测试生成器
从处理器
10.1 接口的概念
( , , ); [15 : 0] , , , ; [7 : 0] , ; [3 : 0] ; ,; ,; ,; ;
1(
(), (), (), (), (), (), (), (), (),
(), (), (), (), ());
接口不仅仅是一组连接线，它也可以封装模块间通信的所有细节。使 用接口可以：（1）在一个地方—接口中定义通信所需的各个信号和端 口；（2）在接口中定义通信协议；（3）在接口中直接建立协议校验 和其它验证程序。
接口可以包含类型声明、任务、函数、过程块、程序块和断言。
接口与模块之间有三个不同点：（1）接口不可以包含设计层次，接口 不可以包含模块或原语的实例； （2） 接口可以用作模块端口，表示 模块间的通信通道，而在端口中使用模块则是非法的（3）接口可以包 含“”，这使得每个连接到接口上的模块以不同的方式访问接口。
10.1.2 接口优势
(
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10.1.2 接口优势
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10.1.3 接口内容
10.1 接口的概念
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(
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10.1 接Leabharlann 的概念((), (), (), (),
(), (), ());
( (), (), (), (), (), ());
10.3 将接口用作模块端口
显式命名的接口端口：在模块端口可以显式的声明为特定接口类型， 显式命名的接口端口只可以连接到同一名称的接口上。 ; …
( , ); …
通用接口端口：通用接口端口用关键字定义端口类型，而不是使用 特定接口类型，模块实例化时，任何接口都可以连接到通用接口端 口上。 ( , ); …
10.1 接口的概念
(
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[15:0] , [ 7:0] , , , ); ...
(
[15:0] , [15:0] , , , , , [ 3:0] , , , ,
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10.1 接口的概念
(
[15:0] , , [15:0] , 0, 0,
第10章 接口
在语言基础上扩展了“接口”（）结构，接口给模型提 供了一种新的方式，通过使用接口可以简化大型复杂设 计的建模和验证。
接口声明 接口与模块端口之间的连接 接口与模块的区别 接口的端口及其方向 接口中的任务与函数 接口方法的使用 接口中的过程块 参数化的接口
10.1 接口的概念
接口反映的是模块与模块之间的互连，对来说，主要通过模块的端口 表现。
10.4 接口实例化和连接
接口实例化的方式与模块相同，如果接口定义有商品，那么信号可 以像模块实例化一样通过端口次序连接方式或端口名称连接方式连 接到接口实例上。
接口类型的端口必须连接，不能悬空！在模块实例中，声明为接口 类型的端口必须连接到一个接口实例或连接到上层的其它接口端口 上。的和.*连接方式也适用于接口实例。