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  • 大学,数字逻辑基础与verilog硬件描述语言课后答案。通过verilog语言
  • Verilog HDL 硬件描述语言 PDF Verilog HDL 硬件描述语言 PDF
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  • Verilog硬件描述语言

    千次阅读 2020-09-19 21:50:45
    Verilog全称是Verilog HDL(Hardware Description Language) Verilog是一门类C语言,语法跟C类似,...Verilog HDL和VHDL是世界上最流行的两种硬件描述语言Verilog是IC设计的主流,VHDL在FPGA上用得比较多 ...

    Verilog全称是Verilog HDL(Hardware Description Language)

     

    Verilog是一门类C语言,语法跟C类似,但是跟C语言又有本质的区别,它是设计硬件的语言,Verilog写出的代码都是有具体硬件实现的

    Verilog代码是并行执行的

     

    Verilog HDL和VHDL是世界上最流行的两种硬件描述语言。Verilog是IC设计的主流,VHDL在FPGA上用得比较多



     

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  • verilog硬件描述语言

    2021-06-03 11:09:16
    verilog硬件描述语言 硬件描述语言概述 ​ verilog HDL是由GDA公司的philip.R.Moorby于1983年首创. 特点 功能灵活性. HDL支持高层次的设计抽象. 移植性好, 不依赖厂商和器件. 层次化设计 随着现代控制, 通信...

    verilog硬件描述语言

    硬件描述语言概述

    ​ verilog HDL是由GDA公司的philip.R.Moorby于1983年首创.

    1. 特点

      1. 功能灵活性.
      2. HDL支持高层次的设计抽象.
      3. 移植性好, 不依赖厂商和器件.
    2. 层次化设计

      1. 随着现代控制, 通信等电子行业的发展,数字电路的复杂度越来越高

      2. 复杂系统的设计要使用层次化, 结构化的设计方法

        [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-VcMy06Oc-1622689733018)(E:\Desktop\文档\QQ截图20210603085335.png)]

        系统任务____第一层分解____第二层分解

    verilog HDL程序的基本结构

    verilog语言作为一种用于设计数字系统的工具,可以完成以下功能:

    • 描述数字系统的逻辑功能
    • 描述多个数字系统之间的连接, 组合成为一个系统
    • 建立测试激励信号文件, 仿真验证

    4个层次的模型类型:

    • 系统级或算法级: 最高抽象级别
    • 寄存器传输级RTL: 数据的处理及其如何在线网上, 寄存器之间传递
    • 逻辑级: 描述逻辑门之间的连接, 以实现逻辑功能
    • 开关级: 描述器件中的晶体管, 存储节点及其互联来设计模块

    模块结构分析

    • 例1

      设计一个半加器

        //module是Verilog HDL设计的基本功能单元
        module half_adder(A, B, CO, S);		  //module 模块名(端口1, 端口2...);
            input	A, B;					//输入输出端口
            output	CO, S;	//CO进位
            wire	CO, S;					//wire, reg等各类型变量声明
            assign S	= A ^ B;			//模块功能说明
            assign CO	= A & B;
        endmodule
    
    • 端口名的模块声明
    module 模块名(端口1, 端口2 ...);
    
    module testbench();
    
    • IO端口声明
    input	A, B;					//输入输出端口
    output	CO, S;					//CO进位
    
    • 例2
    input[7:0] data_in;		 //位宽为8位的输入数据
    output S,CO;			//默认宽度为1
    
    • 数据类型说明
      • 线网类型net : 表示verilog HDL结构化元件间的物理连线, 如果没有驱动元件连接到线网

        线网的默认值为高阻值 z .

      • 寄存器类型register : 表示一个抽象的数据存储单元, 只能在always 和 initial语句中被赋值.

        默认值为不确定值 x .

    模块实例化 ( 模块调用 )

    verilog支持层次化设计, 按"自顶向下"思路, 顶层模块调用底层模块的方式( 感觉有点像c语言里的main 函数 !)实现整体系统功能.

    模块调用(模块实例化)

    <模块名> <例化名> (<端口列表>);
    

    根据被调用的底层模块端口 与在上层模块的连接端口的不同, 有2种实例化方式:

    • 按端口顺序连接( 端口顺序一致 )
    模块名 例化名 ( PORT1, PORT2 ... PORTN );
    
    • 按端口名称连接
    模块名 例化名 ( 
    	.port_1(PORT_1),
    	.port_2(PORT_2),
        ...
        .port_n(PORT_N)
    );
    
    • 例3-9: 通过调用 半加器模块 和 门模块 来实现一位全加器
      设计一个半加器,见例3-1
    	module half_adder(A, B, CO, S);		  //module 模块名(端口1, 端口2...);
            input	A, B;					//输入输出端口
            output	CO, S;	//CO进位
            wire	CO, S;					//wire, reg等各类型变量声明
            assign S	= A ^ B;			//模块功能说明
            assign CO	= A & B;
    	endmodule
    

    如果采用按模块端口顺序连接的方法例化模块, 则全加器写成

    module fulladder(a, b, co_in, co_out, S);
    	...
    endmodule
    

    词法, 数据类型, 运算符

    1. 词法约定

    2. 数据类型

    3. 运算符

    行为语句

    1. 赋值语句

    2. 顺序块和并行块语句

    3. 结构说明语句

    设计举例

    1. 组合电路设计
    2. 时序电路设计
    3. 数字系统设计
    4. 数码管扫描电路设计
    5. LED通用异步收发电路设计

    testbench文件与设计

    语句

    1. 顺序块和并行块语句

    2. 结构说明语句

    设计举例

    1. 组合电路设计
    2. 时序电路设计
    3. 数字系统设计
    4. 数码管扫描电路设计
    5. LED通用异步收发电路设计

    testbench文件与设计

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  • 粗略地看Verilog与C语言有许多相似之处。分号用于结束每个语句,注释符也是相同的,运算符“==”也用来测试相等性。Verilog的if..then..else语法C语言的也非常相似,只是Verilog用关键字 begin和end代替了C的大...
  • verilog硬件描述语言课程设计报告.doc
  • 非常好的Verilog硬件描述语言简明学习教程,适合新手入门学习,快速上手FPGA开发。
  • Verilog硬件描述语言描述》-免费,Verilog硬件描述语言描述[1]……
  • 本资料包含了Verilog HDL硬件描述语言从简单到复杂的设计流程,对于FPGA的总体设计也有较为深入的介绍。
  • 我们知道,我们学的verilog语言就是一种硬件描述语言。而这种硬件描述语言其实就是EDA技术的重要工具: 就是我们在电脑上写程序表示电路的结构,电脑就会设计出对应的实际电路(PCB板,电工课诚不欺我) 接...

    主要是要学什么呢:

    我们首先要明白数字系统是什么:

    也就是:门电路,触发器等逻辑器件组成计数器,译码器等逻辑功能部件,再有逻辑功能部件组成复杂的数字系统。

    我们知道,我们学的verilog语言就是一种硬件描述语言。而这种硬件描述语言其实就是EDA技术的重要工具:

    就是我们在电脑上写程序表示电路的结构,电脑就会设计出对应的实际电路(PCB板,电工课诚不欺我)

    接下来我们来具体地讲讲什么叫硬件描述语言:

    我们平时用的C语言,python呀都是软件描述语言,和这种硬件描述语言显然不同:

    软件的描述语言最终解析成0011的代码,硬件的描述语言最终解析成电路。

    那么,一个HDL(硬件描述语言)设计流程是什么呢?:

    现在,我们要学习我们的重头戏:verilog语言(一种硬件描述语言)了:

    那就约等于哪里都能用。

    可以看到模块分为声明和内容两个部分(和函数很像呀,先定义函数名,输入输出什么的在是内容)

     

    行为级和结构级的具体例子:

    结构级会仔细地描述各个门原件,组成一个逻辑功能部件;行为级只是像程序语言一样描述一下功能,不会涉及到各个门电路。

    学习中要注意哪些?:

    接下来是正式的语法学习。verilog的基本组成是模块,我们就来学习一下模块怎么写:

    一个模块的开端是模块的声明:

    输入肯定是连线。寄存器的话输入不就不会变了吗,那还输入个锤子。

    使用前声明,有面向对象那味了。

    接下来讲标识符:

    也就是:正负号+位宽+进制+数字。

    parameter就是个常量,可以用来表述电路,模块的性质什么的。

     assign相当于连线,一般是将一个变量的值不间断地赋值给另一个变量,就像把这两个变量连在一起,所以习惯性的当做连线用,比如把一个模块的输出给另一个模块当输入。

     

    注意:wire不驱动的时候就是高阻态。

    init和always就是主代码前面的那个,在里面赋值代表“大家开始做用之前就已经是这个值了”,也就是寄存器。

    接下来就是运算符和表达式了:

    这里先解释一下什么是位运算:

    都要转化成2进制算,这样电脑就不用转化,运算超快。

    还有条件运算符:

    拼接运算符是verilog独有的运算符,和C没关系:

    a+b+c最大有3,需要两位输出(11)来输出,所有要用cout和sum两个输出来接收。

    ==和===二者在正常情况下(指0,1)是一样的,但是===是更硬核的等号,x,z也会比较,一定要是同时为x或z才能是1.==就泯然众人矣,假如旁边有x或z,他就不晓得要怎么比较。

    接下来就是赋值语句和块语句了:

    有一个小小的问题:加了assign的赋值和不加的有什么区别?目前好像是:assign是连续赋值,右边一遍左边就变。而不加就是时序的,只有来到了自己这才会赋值。

    =是普通的赋值,<=是“同时赋值”

     

    接下来是过程块:

     begin和end就像是{和}一样,只是用来标记代码块的。

    条件与循环语句:

     

    模块的调用:

    有点看不懂?其实就是这样:模块名+在我这个模块里的名字+(参数列表),这些参数可以直接写上去,也可以用.C(T3)(就是c形参的输入值是T3的意思,用字典的方法输入,前面的那个就是按照位置一个一个输入,CAB逐个对应)有没有像python里的callable的类?一边要实例化,一边可以像函数一样使用。

    半加器就是模拟一位加法的过程,产生一位的结果和一个进位。全加器就更接近真实的加法,输入是一个进位,两个输入的一位数字,输出自己这一位的数和一个进位,这样我们就获得了真正的加法(半加器没有考虑上一位可能要进位的情况) 。这样的话我们要几位加法都可以了。(第一位的进位好像都是0?那第一位大概可以直接用半加器吧。)

    那么我们要如何用代码表示这些电路呢?:

     这里要解释一下verilog里的向量和数组:input [7:0] a代表什么?代表这个输入a,是一个输入,但是有8个位,也就表现为要有8条线才能输入.假如是input a [7:0],就代表有八个输入,每个输入有1位。假如是input [3:0] a[7:0],就代表有8个输入,每个输入有4位。

    同时,[a:b]里的a,b也有讲究。0:7代表从0到7,7:0代表从7到0.

    测试模块:

    用verilog制作组合运算原件:

    这个之前讲过吧,窜位和并位。

    如何用verilog实现呢?:

    输出可能是A+B,可能是C+D,这里要少用加法模块。

    这个74*381是干嘛的?:

    加法器到此为止了,减法器呢?:

    接下来是移位和旋转:

    这种思路就是我用16个器件,每个器件在16个输入中选一个。

    这个思路比较复杂:S0S1···这些代表要循环的位数(二进制输入),S0=1时会移动1位,结果向后传;S2=1时会移动两位····就是这样。这个地方可以注意一下,使用多路复用器来移位的方式就是:这个多路复用器有两个输入,两个都是16位输入,一个是原样,一个是移位后的情况(如【14:0,15】就是移动一位的)然后根据S的输入选择输出哪一个。

    那如何用verilog实现呢?:

    详细解释一下这个代码:开头输入数据和要移动的位数,C是模式控制(向左向右?旋转还是逻辑?上面有说)DOUT是输出。开始的时候要给Lrotate之流赋值是为了方便后面的case,使用名字作为情况更加专业,(你不赋值也是可以的,后面的case改一下就行,就是代码可读性下降了)接下来就是各个情况需要什么函数,Vrol是左移1位····接下来就是一样的操作了。

    从这个代码中可以感觉到“面向对象编程”的味更重了。开局是赋初值,然后是函数,最后是callable函数(就是always那一段)

    之前一直又出现一个叫多路复用器的东西(就是几个输入选一个的元件),这个东西怎么弄?:

    觉得if else有点low?你也可以用?: 

    当然最经典的还是case:

     三台缓冲器:

     

    第二种是可以双向传输数据的。

    那译码器怎么做呢?:

    用verilog,可以有两种做法:

    显然后面的好理解。

     现在我们可以用一个测试平台来看看:

     那么显示译码器怎么弄?:

    就非常硬核地把所有情况都列一遍。测试怎么做?:

    编码器怎么弄?:

    简化一点写就这样:

    if不想用,也可以用case:

     

    奇偶校验器:

    我们知道奇偶校验就是用异或门,现在就使用verilog实现这个:

    前面这个是我们以前学的异或门做法,后面是行为化的做法,测的是9位的。

     复用了之前写的3位奇偶校验器。

    比较器怎么做?:

    这里要回忆一下:每次比较的时候会输入3个值,中间是1代表相等,左边是1代表左边大,右边是1代表右边大。所以输出也会有这3个。

    阿哲···好简单呀。

    想省一点硬件,可以这样:
     64位比较就可以直接用前面写好的连起来。

     最后比较之前的输出,GT大的话代表左边大(也就是P),其余同理。

    组合时序电路和时序逻辑电路。

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  • 去除了pdf复制、注释、创建书签、打印等限制的高清pdf版本。 网上有很多都是有限制的pdf,只能看,一点都不方便,还浪费积分。 本书非常经典。
  • 讲述硬件描述语言的书,非扫描版,非常清晰。
  • 硬件描述语言Verilog(第四版)中文版,对于使用英文版的同学可用此中文版作为参考。
  • 随着计算机信息技术和超大规模集成电路技术的成熟发展,通过硬件来实现密钥模块的内部运作,可保证在外界无密钥的明文流动,能够实现真正意义上的保密。此外,硬件实现还具有高速、高可靠性等特点。目前许多AES...
  • IEEE标准Verilog硬件描述语言 IEEE Standard for Verilog® Hardware Description Language
  • Verilog硬件描述语言.pdf
  • 对双向端口,我们可以将其理解为2个分量:一个输入分量,一个输出分量。另外还需要一个控制信号控制输出分量何时输出。此时,我们就可以很容易地对双向端口建模。
  • Verilog设计要点,适合初学者进行学习。简单易懂
  • 可在多个层次上对所设计的系统加以描述语言设计规模不加任何限制; 具有混合建模能力:一个设计中的各子模块可用不同级别的抽象模型来描述; 基本逻辑门、开关级结构模型均内置于语言中,可直接调用;
  • 4.2 Verilog HDL组合电路设计 组合电路的特点是:电路中任意时刻的稳态输出仅仅取决于该时刻的输入,而电路原来的状态无关。 组合电路的设计需要从以下几个方面考虑: 1.所用的逻辑器件数目最少,器件的种类...

    Verilog HDL组合电路设计
    组合电路的特点是:电路中任意时刻的稳态输出仅仅取决于该时刻的输入,而与电路原来的状态无关。
    组合电路的设计需要从以下几个方面考虑:
    1.所用的逻辑器件数目最少,器件的种类最少,且器件之间的连线最简单,这样的电路称为“最小化”电路;
    2.其次,为了满足速度需求,应使级数尽量少,以减少门电路的延迟,电路的功耗应尽可能的小,工作时稳定可靠;
    描述组合逻辑电路有四种方式:结构描述,逻辑代数,真值表,抽象描述。
    举例说明
    例:设计一个3个裁判的表决电路,当两个或两个以上裁判同意时,判决器输出“1”,否则输出“0”。
    方法一:真值表方式
    真值表是对电路功能最直接和简单的描述方式。

    module desingn(OUT,A,B,C);
    output OUT;
    input A,B,C;
    reg OUT;
    
    always@(A or B or C)
      case ({A,B,C})
        3’b000:OUT<=0;
        3’b001:OUT<=0; 
        3’b010:OUT<=0;
        3’b100:OUT<=0;
        3’b011:OUT<=1;
        3’b101:OUT<=1;
        3’b110:OUT<=1;
        3’b111:OUT<=1;
      endcase
      
    endmodule
    

    方法二:逻辑代数方式
    将真值表用卡诺图表示,然后化简电路,得出逻辑函数表达式。

    module desingn(OUT,A,B,C); 
    output OUT; 
    input A,B,C;
    
    assign OUT=(A&b)|(B&C)|(A&C);
    
    endmodule
    

    方法三、结构描述方式
    结构描述方式是对电路最直接的表示。

    module desingn(OUT,A,B,C); 
    output OUT; 
    input A,B,C;
    
    and U1 (w1,A,B);
    and U2 (w2,B,C);
    and U3 (w3,A,C);
    or U4 (OUT,w1,w2,w3);
    
    endmodule
    

    方法四:抽象描述方式
    采用抽象描述进行电路设计的方法,直接从电路功能出发,编写代码。

    module desingn(OUT,A,B,C); 
    output OUT; 
    input A,B,C;
    wire [1:0] sum;
    reg OUT;
    
    assign sum=A+B+C; //加法器
    always @(sum)
      if (sum>1)      OUT=1; //数据比较器
            else      OUT=0;
      
      endmodule
    

    具体例子,待更新。

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verilog硬件描述语言与设计