Verilog实战:4位全加器与计数器教程

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Verilog实例教程是一份实用的指南,旨在帮助学习者快速掌握Verilog硬件描述语言(Hardware Description Language)的实战应用。Verilog是电子设计自动化(EDA)中常用的一种高级硬件描述语言,它被广泛用于设计和验证数字电路,如逻辑门、触发器、寄存器以及复杂的数字系统。 本教程通过四个具体的实例来深入理解Verilog编程: 1. 4位全加器 - 在这个例子中,模块名为`adder4`,它有四个输入端口:两个数据输入`ina`和`inb`,一个进位输入`cin`,以及两个输出`cout`和`sum`。该模块使用`assign`语句将输入组合成输出,实现基本的加法功能。全加器在数字逻辑设计中是基础构建块,这个实例展示了如何在Verilog中声明和连接信号,并使用组合逻辑处理数据。 2. 4位计数器 - `count4`模块是另一个重要示例,它接受`reset`和`clk`作为输入,内部使用`reg`类型变量`out`来存储计数状态。`always @(posedge clk)`语句表明这是一个时序逻辑,当时钟上升沿到来时,根据`reset`的状态更新计数。这个例子展示了如何使用`always`块处理时序逻辑,并实现简单的计数功能。 3. 4位全加器的仿真程序 - 这部分提供了Verilog设计的测试模块`adder_tp`,通过`reg`类型的输入信号`a`和`b`模拟数据输入,以及`wire`类型的输出`sum`和`cout`。通过循环控制,逐步改变输入值,同时使用`$monitor`指令显示计数值的变化。这展示了如何使用Verilog的测试驱动方法进行模型验证。 4. 4位计数器的仿真程序 - 类似于全加器,这部分给出了`count4`模块的测试程序`coun4_tp`,通过`reg`类型的`clk`和`reset`来驱动计数器,`wire`类型的`out`作为输出。此外,使用了参数`DELAY`来设置时延,以便观察计数过程。这个例子演示了如何结合实际硬件时序来测试计数器的行为。 通过这些实例,学习者不仅能了解Verilog的基本语法和结构,还能实践如何编写模块、处理数据流和时序逻辑,以及进行有效的硬件行为仿真。这些实例有助于初学者在实践中掌握Verilog语言,提升设计和调试数字电路的能力。
2009-10-25 上传
目 录 译者序 前言 第1章 简介 1 1.1 什么是Verilog HDL? 1 1.2 历史 1 1.3 主要能力 1 第2章 HDL指南 4 2.1 模块 4 2.2 时延 5 2.3 数据流描述方式 5 2.4 行为描述方式 6 2.5 结构化描述形式 8 2.6 混合设计描述方式 9 2.7 设计模拟 10 第3章 Verilog语言要素 14 3.1 标识符 14 3.2 注释 14 3.3 格式 14 3.4 系统任务和函数 15 3.5 编译指令 15 3.5.1 `define和`undef 15 3.5.2 `ifdef、`else 和`endif 16 3.5.3 `default_nettype 16 3.5.4 `include 16 3.5.5 `resetall 16 3.5.6 `timescale 16 3.5.7 `unconnected_drive和 `nounconnected_drive 18 3.5.8 `celldefine 和 `endcelldefine 18 3.6 值集合 18 3.6.1 整型数 18 3.6.2 实数 19 3.6.3 字符串 20 3.7 数据类型 20 3.7.1 线网类型 20 3.7.2 未说明的线网 23 3.7.3 向量和标量线网 23 3.7.4 寄存器类型 23 3.8 参数 26 第4章 表达式 28 4.1 操作数 28 4.1.1 常数 28 4.1.2 参数 29 4.1.3 线网 29 4.1.4 寄存器 29 4.1.5 位选择 29 4.1.6 部分选择 29 4.1.7 存储器单元 30 4.1.8 函数调用 30 4.2 操作符 30 4.2.1 算术操作符 31 4.2.2 关系操作符 33 4.2.3 相等关系操作符 33 4.2.4 逻辑操作符 34 4.2.5 按位操作符 35 4.2.6 归约操作符 36 4.2.7 移位操作符 36 4.2.8 条件操作符 37 4.2.9 连接和复制操作 37 4.3 表达式种类 38 第5章 门电平模型化 39 5.1 内置基本门 39 5.2 多输入门 39 5.3 多输出门 41 5.4 三态门 41 5.5 上拉、下拉电阻 42 5.6 MOS开关 42 5.7 双向开关 44 5.8 门时延 44 5.9 实例数组 45 5.10 隐式线网 45 5.11 简单示例 46 5.12 2-4解码器举例 46 5.13 主从触发器举例 47 5.14 奇偶电路 47 第6章 用户定义的原语 49 6.1 UDP的定义 49 6.2 组合电路UDP 49 6.3 时序电路UDP 50 6.3.1 初始化状态寄存器 50 6.3.2 电平触发的时序电路UDP 50 6.3.3 边沿触发的时序电路UDP 51 6.3.4 边沿触发和电平触发的混合行为 51 6.4 另一实例 52 6.5 表项汇总 52 第7章 数据流模型化 54 7.1 连续赋值语句 54 7.2 举例 55 7.3 线网说明赋值 55 7.4 时延 55 7.5 线网时延 57 7.6 举例 57 7.6.1 主从触发器 57 7.6.2 数值比较器 58 第8章 行为建模 59 8.1 过程结构 59 8.1.1 initial 语句 59 8.1.2 always语句 61 8.1.3 两类语句在模块中的使用 62 8.2 时序控制 63 8.2.1 时延控制 63 8.2.2 事件控制 64 8.3 语句块 65 8.3.1 顺序语句块 66 8.3.2 并行语句块 67 8.4 过程性赋值 68 8.4.1 语句内部时延 69 8.4.2 阻塞性过程赋值 70 8.4.3 非阻塞性过程赋值 71 8.4.4 连续赋值与过程赋值的比较 72 8.5 if 语句 73 8.6 case语句 74 8.7 循环语句 76 8.7.1 forever 循环语句 76 8.7.2 repeat 循环语句 76 8.7.3 while 循环语句 77 8.7.4 for 循环语句 77 8.8 过程性连续赋值 78 8.8.