Verilog HDL是一种硬件描述语言(Hardware Description Language),用于在多个抽象层次上建模数字系统,包括从算法级的逻辑设计到实际硬件级别的实现。它支持设计行为、数据流、结构组成以及时序建模,允许开发者在同一个模型中表达系统的各个方面。Verilog HDL继承自C语言的部分语法,并提供了丰富的建模扩展,虽然初学者可能需要时间熟悉其复杂的部分,但核心部分相对易于掌握。
1.1 Verilog HDL简介
- 作为硬件建模工具,它允许设计师描述从简单门电路到复杂电子系统的系统行为。
- Verilog HDL具备行为特性描述、数据流控制、结构设计以及时序和测试能力。
- 它提供了一个编程接口,使外部程序可以访问设计并进行模拟与验证。
- 起源于1983年的Gateway Design Automation公司的模拟器项目,后来逐渐发展为业界标准。
1.2 Verilog HDL的历史
- 开始于1983年作为专有语言。
- 1990年,为了普及,Verilog语言被公开,由OpenVerilog International (OVI) 推动。
- 1992年,OVI致力于将其转化为国际标准,最终在1995年成为IEEE Std 1364-1995。
1.3 Verilog HDL的主要能力
- 支持基本逻辑门,如AND、OR、NOT等。
- 允许电平触发和边沿触发行为的时序电路设计,如6.3节所述的时序电路UDP,使用寄存器来表示内部状态和控制输出。
- 提供模块化设计,如4-1多路选择器,通过表格形式的定义来实现功能。
- 定义了清晰的模拟和仿真语义,使得模型可以直接用Verilog仿真器验证。
6.3节重点介绍了时序电路UDP,这是一种基于1位寄存器的电路模型,可以根据当前寄存器值和输入值更新状态和输出。它有两种类型:电平触发和边沿触发,前者如D型锁存器,当时钟信号为低电平时,数据从输入传递到输出;而后者则在时钟信号边缘变化时处理输入数据。
在Verilog中,设计者可以通过初始化语句设置寄存器的初始状态,并使用表驱动的方法来描述时序逻辑的行为。对于电平触发的UDP,设计通常包括一个实例化、输出端口、寄存器以及输入信号,如时钟和数据输入。
Verilog HDL是电子设计自动化的重要工具,通过它,工程师能够精确地描述硬件组件的工作原理,并在早期阶段进行有效的测试和优化。学习和掌握Verilog HDL对于从事硬件设计和验证至关重要。