用VerilogHDL描述组合逻辑电路
VerilogHDL实验报告
VerilogHDL实验报告实验一Modelsim仿真软件的使用一、实验目的（1）熟悉Modelsim 软件（2）掌握Modelsim 软件的编译、仿真方法（3）熟练运用Modelsim 软件进行HDL 程序设计开发二、实验内容1、实验要求用Verilog HDL 程序实现一个异或门，Modelism仿真，观察效果。
2、步骤1、建立工程2、添加文件到工程3、编译文件4、查看编译后的设计单元5、将信号加入波形窗口6、运行仿真3、方法moduleyihuo (a,b,c);inputa,b;output c;assign c=a^b;endmodule测试程序：module t_yihuo;reg a,b; wire c;initial begin a=0; forever #20 a=~a; end initial begin b=0; forever #30 b=~b; endyihuou1(a,b,c);endmodule二、实验结果波形图：三、分析和心得通过这次的实验，我基本熟悉Modelsim软件，掌握了Modelsim软件的编译、仿真方法。
同时在编写程序的过程中，加深了我对课上所讲的HDL的语法的认识。
实验二简单组合电路设计一、实验目的（1）掌握基于Modelsim的数字电路设计方法（2）熟练掌握HDL 程序的不同实现方法二、实验内容1、实验要求设计一个三人表决器（高电平表示通过），实验内容如下：（1）三个人，一个主裁判，两个副裁判；（2）规则：只要主裁判同意，输出结果为通过；否则，按少数服从多数原则决定是否通过。
使用 Verilog HDL 程序实现上述实验内容，并使用modelsim 仿真。
2、方法module test(a,b,c,s);inputa,b,c;output s;assign s=c|(b&a);endmodulemodulet_test;rega,b,c;wire s;initialbegina=0;forever#10 a=~a;endinitialbeginb=0;forever #20 b=~b;endinitialbeginc=0;forever#40 c=~c;endtest u1(a,b,c,s);endmodule三、实验结果四、分析和心得通过本次实验，我掌握基于Modelsim的简单数字电路设计方法，且尝试了用不同方法实现功能，三人表决器可以通过testbench测试程序实现，也可以利用always模块实现，可见程序的设计思想是很重要的。
verilog 组合逻辑 时序逻辑
verilog 组合逻辑时序逻辑下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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第六讲 常见组合与时序逻辑电路Verilog HDl描述
verilog 组合逻辑 实现算法
一、概述Verilog语言是一种硬件描述语言（HDL），被广泛用于数字电路设计。
在Verilog中，组合逻辑是指没有状态或存储功能的逻辑电路，其输出仅依赖于输入。
本文将探讨如何使用Verilog语言实现组合逻辑算法，通过引入逻辑门和时序逻辑实现算法功能的计算、控制、通信和存储。
二、Verilog组合逻辑简介1、组合逻辑的特点组合逻辑是指没有存储功能，输出仅由输入决定，不受时钟信号控制。
在Verilog中，通常使用逻辑门（与、或、非、异或等）来描述组合逻辑电路。
组合逻辑可以用于实现逻辑函数、布尔函数和算术运算等。
2、Verilog中的组合逻辑建模在Verilog中，组合逻辑可以通过assign语句或always(*)块来建模。
assign语句用于描述简单的逻辑运算，而always(*)块则用于描述更复杂的逻辑功能，可以包括多路选择器、比较器和算术运算等。
三、Verilog组合逻辑实现算法的步骤1、确定算法需求在实现算法之前，需要明确算法的需求和功能，包括输入输出的定义、逻辑运算的实现和所需的硬件资源。
2、建立逻辑框架根据算法需求，建立逻辑框架，包括输入输出端口、逻辑运算单元和输出控制单元。
逻辑框架可以由逻辑门组成，也可以包括多个逻辑模块的互连。
3、选择适当的逻辑门根据算法需求，选择适当的逻辑门来实现逻辑运算。
常用的逻辑门包括与门、或门、非门和异或门等，可以根据实际需求组合使用。
4、实现算法功能根据逻辑框架和选择的逻辑门，逐步实现算法功能。
可以通过assign语句或always(*)块来描述逻辑运算，实现算法的功能。
5、验证和调试使用仿真工具对Verilog代码进行验证和调试，确保算法功能的正确性和稳定性。
可以通过输入不同的测试数据，观察输出结果是否符合预期。
6、优化算法性能根据仿真结果和实际需求，对算法进行性能优化，包括减少逻辑延迟、优化硬件资源和提高运算速度等。
四、Verilog组合逻辑实现算法的应用Verilog组合逻辑可以广泛应用于数字电路设计、通信系统、控制系统和嵌入式系统等领域。
verilog组合逻辑写法
verilog组合逻辑写法Verilog是一种硬件描述语言(HDL)，用于设计数字电路。
在Verilog 中，组合逻辑是指基于输入值瞬间计算输出的逻辑。
本文将详细介绍Verilog中常用的组合逻辑写法和技巧，帮助读者更好地理解和运用该语言。
一、Verilog中的基本逻辑门Verilog中有几种基本逻辑门，包括AND门、OR门、NOT门和XOR门。
这些门可以通过逻辑表达式来表示，例如：- AND门：使用符号“&”表示，例如A & B表示A与B的逻辑与操作。
- OR门：使用符号“|”表示，例如A | B表示A与B的逻辑或操作。
- NOT门：使用符号“~”表示，例如~A表示A的逻辑非操作。
- XOR门：使用符号“^”表示，例如A ^ B表示A与B的逻辑异或操作。
二、组合逻辑的例子下面给出一些常见的组合逻辑例子，以便读者更好地理解Verilog 中的写法。
1. 4位全加器：```verilogmodule Full_Adder(input a, input b, input carry_in,output sum, output carry_out);wire xor1, xor2, and1, and2;xor xor1_inst(.a(a), .b(b), .o(xor1));xor xor2_inst(.a(xor1), .b(carry_in), .o(sum)); and and1_inst(.a(a), .b(b), .o(and1));and and2_inst(.a(xor1), .b(carry_in), .o(and2)); or or_inst(.a(and1), .b(and2), .o(carry_out)); endmodule```2. 2:1多路选择器：```verilogmodule Mux2_1(input a, input b, input select,output out);wire not_select;not not_inst(.a(select), .o(not_select));and and1_inst(.a(a), .b(not_select), .o(out1));and and2_inst(.a(b), .b(select), .o(out2));or or_inst(.a(out1), .b(out2), .o(out));endmodule```以上示例仅为演示Verilog中的组合逻辑写法，并不包括完整的模块连接等细节。
第4章 Verilog HDL常用电路设计
加法器
【例4-3】 参数型N位加法器 module add_N( X, Y, sum, co); parameter N=8; input [N-1: 0] X, Y; output [N-1: 0] sum; output co; assign { co, sum } = X + Y; endmodule
q[7..0]~reg0
PRE
d[7..0] clk
D
Q
q[7..0]
ENA CLR
寄存器
（2）同步复位,，同步置数，异步使能的寄存器 module register_N_0(D, Q, data,en,load,reset,clk); parameter N=8; input en,load,reset,clk; input [N-1: 0] D,data; output reg[N-1: 0] Q; reg[N-1: 0] temp; always @(posedge clk) //同步复位 begin if(reset) temp<=0; else if(load) temp<=data; else temp<=D; end load temp~[7..0] always @(temp,en) //异步使能 begin D[7..0] data[7..0] if(en) Q<=temp; else Q <= 'bz; clk en end reset endmodule
q~reg0
PRE
d clk
D
Q
q
ENA CLR
寄存器
【例4-13】 参数型n位寄存器 （1）一般寄存器 module regx(clk, d, q); parameter N=8; input clk; input[N-1:0] d; output reg[N-1:0] q; always @(posedge clk) q <= d; endmodule
Verilog_HDL讲座第7讲用Verilog_HDL做CPLD设计_组合逻辑
图 ６ ２ 位二进制编码器的引脚配置画面
７．４ １ 位数据比较器的实现
数据比较器是用来对两个二进制数 的大小进行比较或检测是否相等的逻辑 电路，在数字逻辑的设计中占有重要的 位置。
１位数据比较器应有两个宽度为１的 数据输入端口。设其输入分别为 Ａ 和 Ｂ， 输出分别为 Ａ ＝ Ｂ 、Ａ ＞ Ｂ 和 Ａ ＜ Ｂ 。可列 出真值表，如表 ４ 所示。
图 １ 与非门设计的逻辑功能框图
我们考虑采用如图 ３ 所示的逻辑功能框
图来实现。
其中，Ｓ１＿１ 和 Ｓ１＿２ 表示开关，对
应表 １ 中的 Ｓ１ 和 Ｓ２，打开时为高电平，
闭合时为低电平，作为输入；ＬＥＤ０ 表
示发光二级管，对应表 １ 中的 ＬＥＤ，作
为输出；３３、３４ 和 ４４ 为上述变量对应 芯片 ＸＣ９５３６ 的引脚；３３ 和 ３４ 旁边的
／＊ ＥＮＣＯＲＤＥＲ
＊／ ／ ／
主模块
ｍｏｄｕｌｅ Ｅ Ｎ Ｃ （ Ｓ１， ＬＥＤ ）；／ ／
模块名及参数定义，范围至 ｅｎｄｍｏｄｕｌｅ
ｉｎｐｕｔ ［３：０］ Ｓ１； ／／ 输入端
口定义，Ｓ１［０］—Ｓ１［３］分别对应第３４、３３、
２９ 和 ２８ 脚
ｏｕｔｐｕｔ ［１：０］ Ｌ Ｅ Ｄ ； ／／ 输出端
技术讲座
TECHNICAL LECTURES TECHNICAL LECTURES TECHNICAL LECTURES TECHNICAL LECTURES
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＰＲＯＤＵＣＴＳ
CHINA
电平，闭合时为低电平，作为 ２－１ 数据 选择器的输入；ＬＥＤ０ 表示发光二级管， 对应表 ２ 中的 Ｆ，作为其输出。２９、３３、 ３４ 和 ４４ 是上述变量对应芯片 ＸＣ９５３６ 的 引脚。虚线框中的部分是 ＣＰＬＤ 设计，实 现 ２－１ 数据选择器的功能。
第5章组合逻辑、时序逻辑Verilog语言描述(已排)
5.1.1 组合逻辑电路的连续赋值实现
以2路选择器为例：
module mux2to1( a, b, sel, out); input a, b; input sel; output out; assign out = (sel) ? b:a;
endmodule
注意：
连续赋值语句的被赋值变量只能是线网wire型。
注意： 过程块描述的组合逻辑电路： 1. 被赋值变量只能是reg型； 2. 触发方式采用电平触发； 3. always@( )引导的敏感量要完整。
5
always过程块与连续赋值语句描述的组合逻辑电路效果相同 两种方法描述的2路选择器电路均相同， 综合工具根据Verilog代码综合自动生成的电路均为下图所示
4
5.1.2 组合逻辑电路的always过程块实现
仍然以2路选择器为例： module mux2to1( a, b, sel, out);
input a, b; input sel; output out; reg out； always @(sel or a or b)
out = (sel) ? b:a; endmodule
endmodule
13
对应的CMOS工艺下D触发器的电路结构
. d
q
. . . clk
rst clk
d
T1
clk
q
T3
rst
clk clk
clk clk
T2
T4
.q
D触发器符号
clk
clk
D触发器电路图
说明：复位信号不受时钟信号clk的影响。 只要复位信号rst为高电平时，电路就复位，输出q为0。
14
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endmodule
4位全加器的描述 --调用1位全加器
case (S)
2’d0: Y = D[0]; Nhomakorabea2’d1: Y = D[1];
2’d2: Y = D[2];
2’d3: Y = D[3];
endcase
end
endmodule
例：对基本的4线-2线优先编码器的行为进行Verilog描述。
module priority(W, Y) input [3:0] W； output reg [1:0] Y; always @(W) casex (W) 4’b1xxx: Y = 3; 4’b01xx: Y = 2; 4’b001x: Y = 1; 4’b0001: Y =0;; default: begin z = 0; Y=2’bx；end //W无效时,z=0,Y为高阻 endcase
E
Y0
例：用数据流建模方法对2
线-4线译码器的行为进行
Y1
描述。
A0 Y2
A1 Y3
module decoder_df (A1,A0,E,Y); input A1,A0,E; output [3:0] Y; assign Y[0] = ~(~A1 & ~A0 & ~E); assign Y[1] = ~(~A1 & A0 & ~E); assign Y[2] = ~(A1 & ~A0 & ~E); assign Y[3] = ~(A1 & A0 & ~E);
module mux4to1_bh (D, S, Y);
input [3:0] D，[1:0] S；
output reg Y；
always @(D, S, En) //2001, 2005 syntax
begin
if (En==1) Y = 0; //En=1时，输出为0
else
//En=0时，选择器工作
试用Verilog语言描述具有高电平使能的3线-8线译码器.
module ecoder3to8_bh(A,En,Y);
input [2:0] A，En;
output reg [7:0]Y;
integer k; //声明一个整型变量k
always @(A, En) //
begin
Y = 8’b1111_1111; //设译码器输出的默认值
1、条件语句（ if语句）
条件语句就是根据判断条件是否成立，确定下一步的运算。
Verilog语言中有3种形式的if语句： （1） if (condition_expr) true_statement; （2） if (condition_expr)true_statement;
else fale_ statement; （3） if (condition_expr1) true_statement1;
4.6 用VerilogHDL描述组合逻辑电路
4.6.1 组合逻辑电路的行为级建模 4.6.2 分模块、分层次的电路设计
4.6.1 组合逻辑电路的行为级建模
组合逻辑电路的行为级描述一般使用assign结构和过程 赋值语句、条件语句（if-else）、多路分支语句（caseendcase）和for循环语句等。
2、多路分支语句（case语句）
是一种多分支条件选择语句，一般形式如下 case (case_expr)
item_expr1: statement1; item_expr2: statement2; …… default: default_statement; //default语句可以省略 endcase
module mux2x1_df (A,B,SEL,L); input A,B,SEL; output L; assign L = SEL ? A : B;
endmodule
在连续赋值语句中，如果SEL＝1，则输出L＝A；否则L＝B。
module mux2x1_df (A,B,SEL,L); input A,B,SEL; output reg Y; always @( D1,D0,S ) //用always语句和条件运算符建模 L = S ? D1 : D0; endmodule
endmodule
4.6.2 分模块、分层次的电路设计
分层次的电路设计:在电路设计中，将两个或多个模块组 合起来描述电路逻辑功能的设计方法。
设计方法：自顶向下和自底向上两种常用的设计方法
4位全加器的层次结构框图
4 位全加器
1 位全加器
1 位全加器
1 位全加器 1 位全加器
半加器 或门
......
半加器 或门
例：使用if-else语句对4选1数据选择器的行为进行描述
S1
module mux4to1_bh(D, S, Y);
S0
input [3:0] D; //输入端口
D0
0
Y0
D1
1
0
Y
input [1:0] S; //输入端口 output reg Y; //输出端口及变量数据类型 always @(D, S) //电路功能描述
for(k = 0; k <= 7; k = k+1) //下面的if-else语句循环8次
if ((En==1) && (A== k) )
循环8次
Y[k] = 0; //当En=1时，根据A进行译码
else
Y[k] = 1; //处理使能无效或输入无效的情况
end
endmodule
例：用条件运算符描述了一个2选1的数据选择器。
注意：当分支项中的语句是多条语句，必须在最前面写上 关键词begin，在最后写上关键词end，成为顺序语句块。
另外，用关键词casex和casez表示含有无关项x和高阻z的 情况。
例：对具有使能端En 的4选1数据选择器的行为进行Verilog描述。 当En=0时，数据选择器工作，En=1时，禁止工作，输出为0。
else if (condition_expr2) true_statement2; else if (condition_expr3) true_statement3; …… else default_statement;
if后面的条件表达式一般为逻辑表达式或关系表达式。执行if 语句时，首先计算表达式的值，若结果为0、x或z，按“假” 处理；若结果为1，按“真”处理，并执行相应的语句。
A B
module halfadder (S,C,A,B);
input A,B;
output S,C;
xor (S,A,B); and (C,A,B);
半加器的门级描述
endmodule
S AB C=AB
module fulladder (S,CO,A,B,CI); input A,B,CI; output S,CO; wire S1,D1,D2; //内部节点信号 halfadder HA1 (S1,D1,A,B); halfadder HA2 (S,D2,S1,CI); or g1(CO,D2,D1);
1
if (S == 2’b00) Y = D[0];
else if (S== 2’b01) Y = D[1];
D2
0
else if (S== 2’b10) Y = D[2];
D3
1
Y1
else
Y = D[3];
endmodule
注意，过程赋值语句只能给寄存器型变量赋值，因此，输出 变量Y的数据类型定义为reg。
endendmodule
3、for循环语句
一般形式如下 for (initial_assignment; condition; step_assignment) statement；
initial_assignment为循环变量的初始值。 Condition为循环的条件，若为真，执行过程赋值语句statement， 若不成立，循环结束，执行for后面的语句。 step_assignment为循环变量的步长，每次迭代后，循环变量将增加 或减少一个步长。
endmodule
全加器的描述-调用半加器
A
AS1B A B Ci S
B
ADB 1
CO
CO ( AD2 B)Ci
Ci
Co
module _4bit_adder (S,C3,A,B,C_1); input [3:0] A,B; input C_1; output [3:0] S; output C3; wire C0,C1,C2; //内部进位信号 fulladder FA0 (S[0],C0,A[0],B[0],C_1),