VerilogHDL
VerilogHDL和VHDL的区别
VerilogHDL和VHDL的区别VHDL和Verilog HDL 的区别低层次建模VHDL和Verilog HDL都可以描述硬件，然后，在低层次硬件描述上VERILOG HDL好于VHDL。
这是因为Verilog HDL最初就是⽤来创建和仿真逻辑门电路的。
实际上，Verilog HDL有内置的门或者是低层次的逻辑门，因此，设计者能够⽤Verilog代码实例门电路⽽在VHDL中不可以。
Verilog的门级元件有：and, nand, or, nor, xor, xnor, buf, not, bufif0, notif0, bufif1, notif1, pullup, pulldown.Verilog的开关级元件有：pmos, nmos, rpmos, rnmos, cmos, rcmos, tran, rtran, tranif0, rtranif0, tranif1, rtranif1.更加重要的是，Verilog⽀持⽤户⾃定义元件，因此，设计者可以定义他们⾃⼰的单元元件。
这个特点对于ASIC的设计者来说是必须和受欢迎的。
VHDL同样有⼀些低层次的嵌⼊式的逻辑门，如NOT, AND, NAND, OR, NOR, XOR, XNOR.举例如下：or u1(x,y,z); (in Verilog) <=> x <= y OR z; in VHDLand u2(i1,i2,i3); (in Verilog) <=> i3 <= i2 AND i3; in VHDL⾼层次建模另⼀⽅⾯，在⾼层次硬件建模⽅⾯，VHDL⽐Verilog HDL要强。
VHDL⽐Verilog HDL提供了更多的特点和构造结构，这些使得VHDL更适合⾼层次建模。
在⽐较VHDL和Verilog后，以下⼏个主要不同的特点来⽀撑⾼层次建模。
1、在VHDL中，⽤户⾃定义数据类型Verilog有⾮常简单的数据类型，这些数据类型全部由Verilog语⾔⾃⼰定义（⽤户不能⾃⼰定义数据类型）。
verilog的三种描述方式
Verilog的三种描述方式Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于描述数字电路和系统。
它是一种高级语言，允许工程师以更高层次的抽象来描述电路，从而简化了电路设计和验证过程。
Verilog有三种主要的描述方式，分别是结构描述、行为描述和数据流描述。
本文将详细介绍这三种描述方式，并分析它们的特点和适用场景。
1. 结构描述结构描述是Verilog的一种描述方式，它通过层次结构和模块之间的连接关系来描述电路。
在结构描述中，我们可以使用模块、端口、电路连接和实例化等概念来描述电路的组成和连接方式。
结构描述类似于画出电路图，只需要关注电路的结构和连接关系，而不需要考虑电路的具体功能。
结构描述的语法如下所示：module ModuleName (input wire A, input wire B, output wire C);// 输入端口定义// 输出端口定义// 内部信号定义// 子模块实例化// 逻辑实现endmodule结构描述的特点是清晰明了，易于理解和调试。
通过模块化的设计和层次结构，可以方便地对电路进行分析和调试。
结构描述适用于需要详细描述电路结构和连接关系的场景，比如设计一个复杂的处理器或系统。
2. 行为描述行为描述是Verilog的另一种描述方式，它通过描述电路的功能和行为来实现对电路的描述。
行为描述使用类似于编程语言的语法，可以使用条件语句、循环语句和顺序语句等来描述电路的行为。
在行为描述中，我们可以直接使用Verilog的语法来描述电路的逻辑功能，而不需要关注电路的结构和连接关系。
行为描述的语法如下所示：module ModuleName (input wire A, input wire B, output wire C);// 输入端口定义// 输出端口定义// 内部信号定义// 逻辑实现always @ (A or B) begin// 行为描述endendmodule行为描述的特点是灵活性高，可以方便地实现复杂的逻辑功能。
Verilog HDL
Verilog HDL基本程序结构用Verilog HDL描述的电路设计就是该电路的Verilog HDL模型，也称为模块，是Verilog 的基本描述单位。
模块描述某个设计的功能或结构以及与其他模块通信的外部接口，一般来说一个文件就是一个模块，但并不绝对如此。
模块是并行运行的，通常需要一个高层模块通过调用其他模块的实例来定义一个封闭的系统，包括测试数据和硬件描述。
一个模块的基本架构如下：module module_name (port_list)//声明各种变量、信号reg //寄存器wire//线网parameter//参数input//输入信号output/输出信号inout//输入输出信号function//函数task//任务……//程序代码initial assignmentalways assignmentmodule assignmentgate assignmentUDP assignmentcontinous assignmentendmodule说明部分用于定义不同的项，例如模块描述中使用的寄存器和参数。
语句用于定义设计的功能和结构。
说明部分可以分散于模块的任何地方，但是变量、寄存器、线网和参数等的说明必须在使用前出现。
一般的模块结构如下：module <模块名> (<端口列表>)<定义><模块条目>endmodule其中，<定义>用来指定数据对象为寄存器型、存储器型、线型以及过程块。
<模块条目>可以是initial结构、always结构、连续赋值或模块实例。
下面给出一个简单的Verilog模块，实现了一个二选一选择器。
例2-1 二选一选择器（见图2-1）的Verilog实现图2-1 例2-1所示的二选一电路module muxtwo(out, a, b, s1);input a, b, s1;output out;reg out;always @ (s1 or a or b)if (!s1) out = a;else out = b;endmodule模块的名字是muxtwo，模块有４个端口：三个输入端口a、b和s1，一个输出端口out。
Verilog HDL优点
Verilog HDL优点1.能够在多个层次上对所设计的系统加以描述，从开关级、门级、寄存器传输级（RTL）到行为级等；语言不对设计的规模施加任何限制。
2.可采用行为描述、数据流描述和结构化描述三种不同方式或混合方式对设计建模。
3.具有两种数据类型；线网数据类型和寄存器数据类型。
Verilog HDL描述风格结构描述；描述设计单元的硬件结构。
数据流描述；类似寄存器传输级的方式描述数据的传输变换。
行为描述只、混合描述SOPC优势1.合理的性能组合2.提升系统的性能3.降低系统的成本4.更好满足产品生命周期的要求。
步骤1.创建一个Quartus 2工程；2.创建Nios系统模块；启动SOPC Builder；添加CPU及外围器件；指定基地址；系统设置；生成系统模块。
3.将图标添加到BDF文件中。
4.编辑Quartus 2的工程设计文件。
5.配置FPGA;启动Nios 2 IDE；建立新的软件工程；编译工程；运行工程；调试工程；将程序下载到FLASH中。
EDA仿真步骤1.分析系统设计要求和设计思想2.了解各种输出信号及2.要求3.估计各种输出的期望值4.进行实际仿真及结果3.分析5.仿真改进与完善Synplify Pro步骤1.新建工程或打开工程2.新建源工程并添加到工程3.选择工程实现设置4.选择所需研究的工程并进行逻辑综合5.查看有关逻辑综合结果ModelSim SE 6.0步骤1.新建或打开工程2.新建源程序并添加到工程3.编译源程序4.加载设计单元5.建立仿真波形6.运行仿真并观察结果。
10进制计数器posedge上升negedge下降module cnt10(clk,clr,ena,cq,co);input clk,clr,ena;output [3:0] cq;output co;reg [3:0] cnt;reg co;always @(posedge clk or posedge clr) beginif (clr)cnt<=4’b0;elseif (ena)if (cnt==4’h9)cnt<=4’h0elsecnt<=cnt+1;endassign cq=cnt;//控制进位输出并去毛刺always @(posedge clk)beginif (cnt==4’h9)co=4’h1;elseco=4’h0;endendmoduie 测试module cnt10_tb();reg clk,clr,ena;wire [3:0]cq;wire co;cnt10 ut1(clk,clr,ena,cq,co); initial$monitor($time,”clk=%b,clr=%b, cq=%b,co=%b”, clk,clr,ena,cq,co); initialbeginclk=0;clr=1;ena=0;#20 clr=0;经过20后变0#30 ena=1;经过20+30后变1 endinitialbeginforever#10 clk=~clk;endinitial #2000 $finish; endmodule4位阻塞module reg4_bpa(qout,clk,reset,din); output [3:0] qout;input clk,reset;input din;reg [3:0] qout;always @(posedge clk or posedge reset)if (reset)qout=4’b0000;elsebeginqout[0]=din;qout[1]=qout[0];qout[2]=qout[1];qout[3]=qout[2];endendmodule 四选一信号module mu14_1a(y,s,x);output y;input [1:0]s;input[3:0]x;reg y;always @(s or x)begincase (s)2’b00: y=x[0];2’b01: y=x[1];2’b10: y=x[2];2’b11: y=x[3];default: y=1’b0;endcaseend8位加法器module adder4b(a4,b4,c4,s4,co4); input [3:0] a4,b4;input c4;output [3:0] s4;output co4;assign {co4,s4}=a4+b4+c4; endmodulemoduie adder8b(a8,b8,c8,s8,co8); input [7:0] a8,b8;input c8;output [7:0] s8;output co8;wire sc;adder4b u1(.a4(a8[3:0]),.b4(b8[3:0]), .c4(c8),.s4(s8[3:0]),.co4(sc));adder4b u2(.a4(a8[7:4]),.b4(b8[7:4]),.c4(sc),.s4(s8[7:4]),.co4(co8)); endmodule32位锁存器module reg32b(load,dim,dout);input load;input[31:0]din;output[31:0];wire load;wire[31:0] din;reg [3:0] dout;always @(posedge load)begindout=din;endendmodule20分频器module jydiv(clk_in,reset,clk_out);input clk_in,reset;output clk_out;reg [4:0] cnt;reg clk_out;parameter divide_period+20;always @(posedge clk_in or posedge reset) beginif (reset)begincnt<=0;clk_out<=1’b0;endelse If(cnt<(divide_period/2))beginclk_out<=1’b0;cnt<=cnt+1;endelse if (cnt,(divide_period_1))beginclk_out<=1’b0;cnt<=cnt+1;endelsecnt<=1’b0;endendmodule 测频控制信号发生器module testctl(clk,tsten,clr_cnt,load);input clk;output tsten,clr_cnt,load;reg div2clk,clr_cnt;always @(posedge clk)begindiv2clk<=~div2clk;endassign load=~div2clk;assign tsten=div2clk;always @(clk or div2clk)beginif(~div2clk)if(~clk) clr_cnt<=1;else clr_cnt<=0;elseclr_cnt<=0;endendmodule。
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 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。
Verilog HDL基础知识
tri tri0 tri1 triand trior trireg unsigned vectored wait wand weak0 weak1 while wire wor xnor xor
第3章 Verilog HDL基础知识
3.2 数 据 类 型
Verilog HDL支持两种形式的注释符：/*……*/与//。其中， /*……*/为多行注释符，用于对多行语句注释；//为单行注释符， 只对注释符所在的行有效。下面是一个使用注释符对1位加法器 进行说明的例子。
第3章 Verilog HDL基础知识
【例3-2】注释符的例子。
/* 该例利用一位加法器来说明单行注释符与多行注释符的
第3章 Verilog HDL基础知识
1. 字符串变量的声明 Verilog HDL中采用寄存器变量来存储字符串，寄存器变量的 位数要大于字符串的最大长度。需要注意的是，Verilog HDL中并 不需要特殊位来存储终止符。 【例3-6】字符串变量的声明。
reg [8*12：1] stringvar； initial
'<base_format><number> 符号“'”为基数格式表示的固有字符，该字符不能省略，否 则为非法表示形式；参数<base_format>用于说明数值采用的进制 格式；参数<number>为相应进制格式下的一串数字。这种格式未 指定位宽，其缺省值至少为32位。
第3章 Verilog HDL基础知识
第3章 Verilog HDL基础知识
module addbit (a，b，ci，sum，co)；
input
Verilog HDL入门
线网型：wire，tri
wor，trior，wand，triand，trireg，tri1，tri0 supply0，supply1
寄存器型：
reg integer，time real，realtime
wire和tri
用于连接单元的连线是最常见的线网类型。 默认值为z。 wire与tri语法和语义一致； 三态线可以用于描述多个驱动源驱动同一根线 的线网类型；并且没有其他特殊的意义。 通常都用wire。 其他线网型用于底层设计与仿真，FPGA设计通 常不会涉及。
简单的Verilog程序
该程序例子通过另一种方法描述了一个三态 门。 在这个例子中存在着两个模块：模块trist1 在这个例子中存在着两个模块：模块trist1 tri_inst。 调用模块 mytri 的实例元件 tri_inst。 是上层模块。 模块 trist1 是上层模块。模块 mytri 则被 称为子模块。 称为子模块。 通过这种结构性模块构造可构成特大型模块 。
例：always @(b or c) always a=b&c;
元件（实）例化
例：and and1(a,b,c); BUFG BUFG_inst ( .O(out), // Clock buffer output .I(in) // Clock buffer input );
注意
三种方式可以在同一个模块之内混合使用 ； 同一个模块内可以有多个always块，多个 assign和多个元件例化。 所有这些单元是并行执行的。 这些单元的书写顺序不影响逻辑功能；
128状态值集合：包含强度信息
其他值集合
整数（32bits） 实数 字符串 时间（64bits） 布尔值（0，1） ……
提纲
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
20世纪70年代 EDA技术雏形 20世纪80年代 EDA技术基础形成 20世纪90年代 EDA技术成熟和实用
2
1.1 EDA技术及其发展
●使电子设计成果以自主知识产权(IP)的方式得 以明确表达和确认成为可能。 ●在仿真验证和设计两方面都支持标准硬件描述 语言的功能强大的EDA软件不断推出。 21世纪 后 ●电子技术全方位进入EDA时代。
24
1.11 IP核
IP
软IP
固IP
硬IP
25
1.11 IP核
软 IP-- 用 VHDL 、 Verilog 等硬件描述语言描述的 功能块，但是并不涉及用什么具体电路元件实现这 些功能。 固IP--完成了综合的功能块。 硬IP--供设计的最终阶段产品：掩膜。
5
1.5 自顶向下的设计技术
Bottom-up设计
Bottom-up 设计，即自底向上的设计， 由设计者调用设计库中的元件 (如各种门 电路、加法器、计数器等) ，设计组合出 满足自己需要的系统 缺点：效率低、易出错
6
Top-down设计
Top-down的设计 须经过“设计—验 证—修改设计—再 验证”的过程，不 断反复，直到结果 能够实现所要求的 功能，并在速度、 功耗、价格和可靠 性方面实现较为合 理的平衡。
本次授课目的与要求：
了解为什么要学习verilog； 2. 掌握Verilog HDL设计思想及流程； 3. 了解FPGA的发展历史及趋势。
1.
1
1.1 EDA技术及其发展
现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动 化技术 EDA（Electronic Design Automation）技术。
（1）ABEL-HDL （2）AHDL （3）VHDL （4）Verilog HDL
IEEE标准
但注意：硬件描述语言与软件编程语言 （C或C++、Java等）有本质的区别
10
Step2 综合（Synthesis）
综合器是能够自动实现上述转换的软件工具，是能将原理图或 HDL语言描述的电路功能转化为具体电路结构网表的工具
C、ASM... 程序 软件程序编译器
COMPILER CPU指令/数据代码： 010010 100010 1100
（a）软件语言设计目标流程 硬件描述语言 综合器
SYNTHESIZER
为ASIC设计提供的 电路网表文件
VHDL/VERILOG. 程序
（b）硬件语言设计目标流程
13
Step3 适 配
●电子领域各学科的界限更加模糊，更互为包容 。 ●更大规模的FPGA和CPLD器件的不断推出。 ●基于EDA工具的用于ASIC设计的标准单元已涵盖大规模电子系统及复杂 IP核模块 。 ● 软硬IP核在电子行业的产业领域广泛应用。 ● SoC高效低成本设计技术的成熟。 ● 复杂电子系统的设计和验证趋于简单。
适配器也称为结构综合器，它的功能是将由综合
器产生的网表文件配置于指定的目标器件中，并产
生最终的可下载文件
对CPLD器件而言，产生熔丝图文件，即JEDEC
文件；
对FPGA器件则产生位流数据（ Bitstream ）文件，
即.bit文件
14
Step4 仿真（Simulation）
仿真是对所设计电路的功能的验证
的PLD器件的下载称为配置（Configure）。
16
1.8 EDA设计流程
17
1.9 ASIC及其设计流程
1.8.1 ASIC设计简介
18
1.9 ASIC及其设计流程
1.8.2 ASIC设计一般流程简述
19
1.9 常用EDA工具
集成的CPLD/FPGA开发工具 逻辑综合工具 仿真工具 其他设计工具
功能仿真（Function Simulation） 时序仿真（Timing Simulation）
15
Step5 编程（Program）
把适配后生成的编程文件装入到PLD器件中的过程， 或称为下载。
通常将对基于EEPROM工艺的非易失结构PLD器件的
下载称为编程（Program），将基于SRAM工艺结构
Top-down设计
7
1.7 EDA技术的优势
1．保证设计过程的正确性，大大降低设计成本，缩短设计周期。 2．有各类库的支持。 3．极大地简化设计文档的管理。 4．日益强大的逻辑设计仿真测试技术。 5．设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞。 6．良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。 7．能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。
8．EDA不但在整个设计流程上充分利用计算机的自动设计能力，而 且在各个设计层次上利用计算机完成不同内容的仿真模拟，在系统 板设计结束后仍可利用计算机对硬件系统进行完整的测试。
8
1.8 EDA设计流程
9
Step1 设计输入（Design Entry）
1. 原理图输入(Schematic diagrams ) 2、硬件描述语言 (HDL文本输入)
20
集成的CPLD/FPGA开发工具
21
逻辑综合工具（Synthesis Tools）
22
仿真工具（simulation tools）
23
1.11 IP(Intellectual Property) 核
IP（Intellectual Property）：原来的含义是指 知识产权、著作权，在IC设计领域指实现某 种功能的设计。 IP核（IP模块）：指功能完整，性能指标可 靠，已验证的、可重用的电路功能模块。 IP复用（IP reuse）
3
1.2 EDA技术实现目标
1. 可编程逻辑器件
2. 半定制或全定制 ASIC
3. 混合ASIC
4
1.3 硬件描述语言
VHDL 在EDA设计中使用最多，也得到几 乎所有的主流EDA工具的支持
Verilog HDL
HDL SystemVerilog 这两种HDL语言还处于完善过程中， 主要加强了系统验证方面的功能。 System C
将较高层次的设计描述自动转化为较低层次描述的过程 ◆行为综合：从算法表示、行为描述转换到寄存器传输级（RTL） ◆逻辑综合：RTL级描述转换到逻辑门级（包括触发器） ◆版图综合或结构综合：从逻辑门表示转换到版图表示，或转换
到PLD、FPGA器件的配置网表表示
11
HD器区别