Verilog FPGA基础：块语句与硬件描述语言理解

"该资源主要介绍了FPGA的基础知识，特别是关于Verilog HDL的使用，包括其历史、用途以及语言特点，并通过实例解释了块语句的执行方式，特别是顺序块和并行块（fork-join）的概念。" 在电子工程领域，FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程的集成电路，允许用户根据需求配置其内部逻辑。Verilog HDL（硬件描述语言）是用于设计和描述FPGA及ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）的一种编程语言，它结合了软件编程的便利性和硬件设计的并行性。 Verilog HDL的概念源自C语言，因此它的语法相对直观，便于学习。作为一种高级编程语言，Verilog HDL能够描述电路的结构、功能、连接、时序和并行性，涵盖了从门级到系统级的不同抽象级别。与VHDL相比，虽然VHDL更早标准化，但Verilog因其C语言风格而更易上手。 Verilog的历史始于1983年，由Phil Moorby在GDA公司创立，随后发展出Verilog-XL仿真器和快速门级仿真的XL算法。1990年，Cadence公司收购了GDA，并在1991年公开了Verilog语言，成立了OVI组织来推动其发展。1995年，Verilog HDL正式成为IEEE 1364标准。 Verilog的主要应用包括编写可综合的RTL（寄存器传输级）代码，系统级别的高抽象仿真，测试程序的编写，以及ASIC和FPGA单元或系统模块的建模。例如，一个简单的边沿触发型D触发器可以用Verilog这样描述： ```verilog module DFF1(d, clk, q); // D触发器基本模块 output q; input clk, d; reg q; always @(posedge clk) // clk上升沿启动 q <= d; // 当clk有上升沿时，d被锁入q endmodule ``` 在块语句中，`begin-end`定义的是顺序块，其中的语句按照顺序依次执行。而在`fork-join`结构中，所有语句会并行开始，各自在指定的延迟后执行。例如： ```verilog begin #5 a = 3; #5 a = 5; #5 a = 4; end fork #5 a = 3; #15 a = 4; #10 a = 5; join ``` 这两个示例虽然在功能上等价，但由于`fork-join`的并行特性，它们在执行时的效果可能会有所不同。需要注意的是，`fork-join`通常不被综合工具支持，主要用于仿真阶段，且在某些仿真器中的效率可能较低。 通过理解这些基础知识，工程师可以利用Verilog HDL高效地设计和验证FPGA及ASIC项目，实现复杂系统的硬件描述和优化。