Verilog HDL设计教程：从序列检测器到FIFO

"该资源是关于Verilog HDL设计的实例教程，主要涵盖复杂数字系统设计，包括FIFO、异步串行通信接口、调制解调器、I2C接口的EEPROM读写器、CISC和RISC CPU等应用。教程通过具体的编程例子来讲解Verilog语言的使用方法，如序列检测器、序列信号发生器和RAM的设计。" 在Verilog HDL设计中，编程步骤通常遵循一定的逻辑。首先，我们要了解Verilog是一种硬件描述语言，它允许设计者以结构化的方式描述数字系统，无论是简单的逻辑门还是复杂的微处理器。在开始设计之前，需要先明确目标系统的需求和功能。 在描述给定的实例中： 1. **序列检测器**（例1-1）：这个例子展示了一个12位的移位寄存器，用于检测特定序列"11111010000"。`shift`模块包含一个12位的寄存器`q`和一个控制位`s`。在时钟的上升沿，寄存器`q`左移一位，新的输入数据`d`被加载到最低位。如果寄存器`q`的内容与目标序列匹配，`s`置为1，否则保持0，表示未检测到序列。 2. **序列信号发生器**（例1-2）：这个模块`generator`用于生成特定的3位序列信号。它使用了一个状态机，根据状态变量`state`的递增产生不同的输出`out`。每个状态对应一个输出值，状态机在时钟的上升沿更新状态，并根据新的状态决定输出。 3. **RAM设计**（例1-3）：这里设计了一个1kB（即1024位）的双port RAM。`memory`模块包含数据输入/输出线`d`，地址线`a`，写使能`we`，读使能`rd`，以及读数据输出`q`。当读使能`rd`有效时，读数据`q`连接到输入数据`d`；否则，数据线`d`被三态门驱动为高阻态`8’hzz`。使用了LPM（Library-Programmable Macrocell）元件`lpm_ram_dp0ram0`来实现实际的存储功能。 在更复杂的设计中，如FIFO（先进先出数据缓冲器），我们需要考虑如何管理和控制数据的存取。FIFO具有头指针`ph`（指向第一个数据）和尾指针`pe`（指向第一个空单元）。当`pe=ph`时，缓冲器为空；当`pe+1=ph`时，缓冲器满。FIFO通常包含输入`fifo_in`、输出`fifo_out`、写使能`fifo_wr`、读使能`fifo_rd`、忙标志`busy`、空标志`empty`和满标志`full`等控制信号，这些信号在数据传输过程中起到关键作用，确保数据的正确流动和避免溢出或丢失。 这些实例展示了Verilog HDL在数字系统设计中的应用，从基本的逻辑操作到更复杂的存储和控制结构，都是学习和实践Verilog的基础。通过这些实例，设计者可以逐步理解如何用Verilog描述和实现数字系统，从而为更高级的系统设计打下坚实基础。