Verilog非阻塞赋值与建模解析-数字系统设计

"这篇资源是关于Verilog数字系统设计教程的内容，由北京航空航天大学的夏宇闻教授在2004年编著。教程涵盖了Verilog的建模、仿真、综合、验证和实现等多个方面，旨在教授如何使用Verilog进行数字系统设计。课程包括十次讲课、五次实验以及一次上机实验考核，注重理论与实践相结合，考核方式多元。教程中特别提到了Verilog中的两种不同赋值语句，即非阻塞赋值（non-blocking assignment）和阻塞赋值（blocking assignment），并举例说明了非阻塞赋值的应用，如在时序逻辑电路建模中的DFF（D型触发器）建模。" 正文: 在Verilog语言中，赋值语句是构建数字系统模型的关键部分。本资源重点介绍了两种赋值方式：非阻塞赋值（<=）和阻塞赋值（=）。理解这两种赋值语句的区别对于正确编写时序逻辑电路至关重要。 1. 非阻塞赋值（<=）： 非阻塞赋值通常用于描述时序逻辑，如寄存器或触发器的更新。在上述代码示例中，`always @(posedge clk)` 块定义了一个时钟边沿触发的进程，`b <= a;` 和 `c <= b;` 表示在时钟上升沿到来时，b的值被更新为a的当前值，c的值被更新为b的当前值。重要的是，非阻塞赋值在同一个always块中按照语句的顺序依次执行，但实际更新发生在整个always块执行结束后。这种方式保证了在同一个时钟周期内，所有非阻塞赋值的右侧表达式都基于同一时刻的信号值，避免了数据竞争。 2. 阻塞赋值（=）： 阻塞赋值用于组合逻辑和连续赋值，它立即更新变量的值。在时序逻辑设计中，如果不小心使用了阻塞赋值，可能会导致错误的结果，因为赋值操作会立即完成，可能会改变后续语句中依赖的变量值。在大多数情况下，阻塞赋值主要用于赋值语句的连续赋值部分，例如赋值给wire类型的变量。 3. 设计原则与注意事项： - 在描述时序逻辑时，通常推荐使用非阻塞赋值，以确保同步行为的正确性。 - 在描述组合逻辑时，可以使用阻塞赋值，因为它提供了即时的赋值效果。 - 对于多线程（多个always块）情况，要注意每个块的敏感列表，以确保正确的时间顺序和数据依赖关系。 - 在使用非阻塞赋值时，要注意不要在同一个always块中对同一个变量进行多次赋值，这可能导致不确定的行为。 通过深入理解和掌握这两种赋值方式，设计者可以更准确地模拟和实现复杂的数字逻辑系统。Verilog作为硬件描述语言，其强大的建模能力使得数字系统的设计和验证变得更加直观和高效。教程中提到的复杂数字系统与信号处理的关系、设计数字系统的基本方法以及使用Verilog进行设计的优势，都是学习Verilog的重要基础。通过这样的教程，学习者可以系统地学习到Verilog语言的特点和应用，为数字系统设计打下坚实的基础。