Verilog入门：模块与半加器设计详解

Verilog学习指南 Verilog是一种硬件描述语言(HDL)，主要用于在Field-Programmable Gate Array (FPGA)和Application-Specific Integrated Circuit (ASIC)设计中描述数字电路的行为。它提供了模块化的设计方法，使得复杂系统能够被分解为独立、可重用的部分。 **2.1 模块基础** 模块是Verilog设计的基本单元，代表了设计的功能或结构，并定义了与其他模块交互的端口。模块可以使用开关级、门级原语（如与非门、或非门）以及用户自定义的原语来描述电路的物理实现；数据流通过连续赋值语句来表达，而时序行为则通过过程结构来控制。模块间的协作通过模块实例化完成。 模块的基本语法包括模块名称、端口列表、声明部分（如reg、wire、parameter等）、状态声明（如initial statement和always statement）和模块实例化。例如，"module HalfAdder(A, B, Sum, Carry);" 定义了一个名为HalfAdder的模块，接受两个输入A和B，输出Sum和Carry。端口默认为单比特，且未指定数据类型，因此它们都被视为wire类型。 **连续赋值语句** 连续赋值语句用于描述模块内部的数据流行为，它们是并行的，但执行顺序依赖于具体电路的实际时序逻辑。在上述示例中，`assign #2 Sum = A ^ B;` 和 `assign #5 Carry = A & B;` 分别表示Sum和Carry的计算规则，其中`^`和`&`分别代表逻辑异或和逻辑与运算。 **模块实例化与结构描述** 设计者在其他模块中使用一个模块时，需要按照其接口进行实例化，如`HalfAdder half_adder_instance (.A(A), .B(B), .Sum(Sum), .Carry(Carry));`。这样的实例化明确了输入和输出之间的连接，是实际电路设计的重要步骤。 在设计过程中，良好的代码组织习惯十分重要，例如将声明部分放在语句之前，以提高代码的可读性和理解性。书中提供的示例遵循了这一原则，便于读者理解和复用。 Verilog学习涉及掌握模块的概念，理解基本语法结构，包括模块定义、端口声明、连续赋值语句的使用以及模块实例化。通过实践设计简单的数字电路，如半加器，可以逐渐熟悉并掌握Verilog语言，进而进行更复杂的FPGA设计。