数字逻辑第2版教学作者武庆生第8章节2014课件
91页1、第八章 硬件描述语言Verilog HDL,8.1 概述 8.2 Verilog HDL基本语法 8.3 Verilog HDL的操作符 8.4 Verilog HDL的语句 8.5 基本逻辑门的Verilog HD 8.6 组合逻辑电路的Verilog HDL实现 8.7 时序逻辑电路的Verilog HDL实现,知识要点,1、Verilog HDL的概念,2、Verilog HDL基本语法,3、Verilog HDL的操作符,4、基本逻辑门电路的Verilog HDL实现,5、组合逻辑电路的Verilog HDL实现,6、时序逻辑电路的Verilog HDL实现,重点与难点,一、重点,3、组合逻辑电路的Verilog HDL实现,2、基本逻辑门的Verilog HDL实现,二、难点,2、用Verilog HDL设计时序逻辑电路,1、用Verilog HDL设计组合逻辑电路,4、时序逻辑电路的Verilog HDL实现,1、Verilog HDL基本语法,8.1 概述,Verilog HDL是一种硬件语言,最终是为了产生实际的硬件电路或对硬件电路进行仿真验证、时序分析和逻辑综合; 利
2、用Verilog HDL编程时,要时刻牢记Verilog是硬件语言,要时刻将Verilog HDL语句与硬件电路对应起来; 电路在物理上是并行工作(只要电源接通,所有电路都同时工作),要求在Verilog HDL的module中,所有描述语句(包括连续赋值语句assign、行为语句块always/initial、模块实例化)都是并发执行的; 电路行为的先后顺序通过时钟节拍顺序来体现。,Verilog的主要功能,基本逻辑门:内置and、or、nand等 用户定义原语(UDP)创建的灵活性(组合逻辑、时序逻辑) 开关级基本结构模型:内置pmos、nmos等 端口到端口时延、路径时延、设计的时序检查 三种描述方式:行为描述、数据流、结构化 提供两类数据类型:线网类型、寄存器类型 能够描述多层次设计(结构描述),设计规模可大可小 人机对话方便(设计者与EDA工具间交互) 设计能在多个抽象级别上描述:开关级、门级、RTL级、算法级、系统级等 能够使用内置开关级原语对设计完整建模 可以创建测试激励Testbench(特殊型module) 在行为级描述中能运用:RTL、结构、算法 内置逻辑函数:如&
3、(按位与)、|(按位或) 高级语言结构:if语句、case语句、循环语句 提供强有力的文件读写能力 可以显式地对并发和定时进行建模,ASIC 和FPGA设计师可用它来编写可综合的代码 描述系统的结构,做高层次的仿真 验证工程师编写各种层次的测试模块对具体电 路设计工程师所设计的模块进行全面细致的验证 库模型的设计:可以用于描述ASIC 和FPGA的基本单元(Cell)部件,也可以描述复杂的宏单元(Macro Cell) Verilog HDL 语言的描述能力能够通过使用编程语言接口( PLI )机制进一步扩展,8.2 Verilog HDL基本语法,一、5种抽象的级别,Verilog HDL既是一种行为描述的语言也是一种结构描述语言。,Verilog HDL模型可以是实际电路的不同级别的抽象,这些抽象的级别和它们所对应的模型类型共有以下5中:,1、系统级(System-Level):用高级语言结构实现设计模块的模型。,2、算法级(Algorithem-level):用高级语言结构实现设计算法的模型。,3、RTL级(Register-Transfer-Level):描述数据在寄存器之间流
4、动和如何处理这些数据的模型。,4、门级(Gate-Level):描述逻辑门以及逻辑门之间连接的模型。,5、开关级(Switch-Level):描述器件中三极管和存储节点以及它们之间连接的模型。,二、Verilog HDL具有的功能,Verilog HDL是一种结构化和过程性的语言,其语法结构非常适合于算法级和RTL级的模型。,具有功能如下:,1、可描述顺序执行或并行执行的程序结构;,2、用延迟表达式或事件表达式来明确地控制过程的启动时间。,3、通过命名的事件来触发其他过程里的激活行为或停止行为。,4、提供了条件(如if_else,case等)循环程序结构;,5、提供了可带参数并且非零延续时间的任务(task)程序结构;,6、提供了可定义新的操作符的函数(function)结构;,7、提供了用于建立表达式的算术运算符、逻辑运算符、位运算符。,8、提供了一套完整的组合型原语(Primitive);,9、提供了双向通路和电阻器件的原语;,10、可建立MOS器件的电荷分享和电荷衰减动态模型。,8.2.1 数据类型及常量、变量,一、Verilog HDL中共有19种数据类型。,二、4个最基本的数
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