VerilogHDL基础：行为描述与DFF实现

"该资源是一份关于FPGA基础的课件，主要讲解了行为描述在Verilog HDL中的应用。内容涵盖了Verilog的行为级描述、编程结构以及在FPGA设计中的作用。" Verilog HDL是一种广泛使用的硬件描述语言，它允许设计者以行为级、数据流级和门级等不同的抽象层次描述数字系统的功能和结构。在行为描述中，Verilog提供了类似高级编程语言的结构，如`wait`、`while`、`if then`、`case`和`forever`语句，使得设计者可以关注系统的行为逻辑，而不必过早涉及具体的实现细节。 行为级描述在FPGA设计中扮演着重要角色，因为它允许设计者以一种与实际硬件实现无关的方式描述系统。例如，一个简单的D触发器（DFF）在Verilog中的行为描述如下： ```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 ``` 在这个例子中，`always @(posedge clk)`块定义了一个在时钟上升沿触发的行为，`q <= d`则是该行为的具体描述，表示在时钟上升沿时，输入`d`的值被锁存到输出`q`。 Verilog的这种行为建模方式是并行和动态的，意味着在每个时钟周期内，所有`always`块中的语句几乎同时执行。对于DFF的例子，这意味着在每个时钟的上升沿，如果清除信号`clr`不是低电平，那么`q`将被设置为`d`的值，而`qb`（通常表示Q的非门输出）将被设置为`d`的反向。如果`clr`变为低电平，则不论时钟如何变化，`q`会被清零，`qb`会被置为1。 Verilog语言起源于C语言，因此对于熟悉C语言的工程师来说，学习曲线相对较平缓。自1983年由Phil Moorby创建以来，Verilog经历了多个发展阶段，最终在1995年成为IEEE 1364标准，广泛应用于ASIC和FPGA的设计，包括系统级别的仿真、可综合的寄存器传输级（RTL）代码编写、测试程序开发以及模块和系统的建模。 Verilog HDL通过行为描述提供了强大的设计灵活性，是理解和实现FPGA项目的关键工具。通过学习和熟练掌握Verilog，工程师能够有效地描述和验证复杂的数字系统，从而为FPGA设计打下坚实的基础。