Verilog HDL 快速入門

Verilog HDL是一種硬件描述語言（HDL:Hardware Description Language），它是以文本形式來描述數(shù)字系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)和行為的語言。 世界上最流行的兩種硬件描述語言是Verilog HDL和VHDL。

注意，VerilogHDL是一種描述語言，它和常見的編程語言C有根本的不同。C語言，讓計(jì)算機(jī)的CPU從上往下按順序執(zhí)行每一條指令，執(zhí)行完程序就結(jié)束了。

而，VerilogHDL主要是描述了一個(gè)數(shù)字模塊的結(jié)構(gòu)，或者行為。有點(diǎn)像商業(yè)合同，合同里面也會(huì)描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的功能等等。合同的每一個(gè)條款，并不需要嚴(yán)格的先后順序，只要把項(xiàng)目的方方面面都考慮完整，寫下來就OK了。VerilogHDL也是這樣。

我們用VerilogHDL描述數(shù)字模塊的功能，剩下的交給編譯器（如，Quartus），編譯器會(huì)根據(jù)我們的要求設(shè)計(jì)重構(gòu)FPGA內(nèi)部硬件。對(duì)于大批懶人來說，這技術(shù)簡直碉堡了。這就是EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）。

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好，下面就來認(rèn)識(shí)一下VerilogHDL
我們先設(shè)計(jì)一個(gè)“數(shù)據(jù)選擇器”：
s是數(shù)據(jù)選擇控制端，
a，b是輸入信號(hào)，y是輸出信號(hào)

代碼如下：

module mux2_1(a, b, s, y); //模塊名、模塊接口名input a, b, s; // 定義輸入端口output y; // 定義輸出端口/* s為0時(shí)，選擇a輸出；s為1時(shí)，選擇b輸出。*/ assign y = (s == 0) ? a : b; //輸出信號(hào) endmodule

每個(gè)Verilog文件中都有一個(gè)module 開始，endmodule 結(jié)束的代碼塊。
這個(gè)代碼塊的定義了一個(gè)名字叫 mux2_1 的模塊，模塊名后面緊跟的括號(hào)內(nèi)寫明了該模塊的接口信號(hào)，相當(dāng)于數(shù)字器件的引腳。
但是括號(hào)內(nèi)沒有說明接口的信號(hào)方向，所以緊跟著另起一行用input 和output 再說明一下。注釋和C語法一樣，可以用// 或 /* */ 。
assign 是Verilog的關(guān)鍵詞，書上稱為連續(xù)賦值。我一般把他視為“連線”操作，assign后面的緊跟的 y 在硬件上是一根導(dǎo)線(或輸出引腳)。
assign　 y = (s == 0) ? a : b;
這句話的意思是：s如果為0，那么等號(hào)左邊就是a，否則就是b。將這個(gè)表達(dá)式的輸出結(jié)果接在輸出引腳 y 上。
這就是一個(gè)簡單的Verilog程序，不需要我們?nèi)ピO(shè)計(jì)與非門，直接表達(dá)你的你想要的功能就好了。然后，編譯下載到FPGA，功能就實(shí)現(xiàn)了。

要注意的是，assign 后面永遠(yuǎn)跟著一個(gè) =，它們是一起使用的。
即，assign xx = zz；

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上面的2選1數(shù)據(jù)選擇器，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如下：

所以，上面的assign語句還可以這樣寫，直接使用邏輯表達(dá)式：
assign y = (a & (~ s)) | (b & s);
這個(gè)是在門級(jí)對(duì)邏輯關(guān)系進(jìn)行描述，所以不屬于行為描述，算是結(jié)構(gòu)描述吧。下面這種描述方式，叫做門原語，算結(jié)構(gòu)描述。這里的關(guān)鍵詞wire 表示電路中的導(dǎo)線（信號(hào)線）。

module mux2_1(a, b, s, y);input a, b, s;output y;wire ns, as, bs;not(ns, s);//這里使用了一個(gè)非門，輸出是ns，輸入是sand(as, a, ns);//使用一個(gè)與門，輸出as，輸入a和nsand(bs, b, s);//使用與門，輸出bs，輸入b和sor(y, as, bs);//使用或門，輸出y，輸入as和bs endmodule

看，這是告訴我們電路中有什么元器件，又是怎么連接的，所以這個(gè)屬于結(jié)構(gòu)描述。
很明顯，有時(shí)候結(jié)構(gòu)描述比行為描述要費(fèi)力得多，而且不太容易理解程序功能。
另外，上面的這個(gè)程序中，這4個(gè)邏輯門的順序，可以隨便寫，不用管先后順序。

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這個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，還可以使用如下行為描述方法：

module mux2_1(a, b, s, y);input a, b, s; output y; reg y; //reg 表示寄存器always @(a, b, s)beginif(!s) y = a;else y = b;end endmodule

這里reg表示寄存器（存儲(chǔ)器），需要提醒一下的是，assign后面只能接wire型，不能接reg型。（當(dāng)然output從物理上也是wire）
為什么不能？因?yàn)榧拇嫫鞯馁x值除了需要輸入信號(hào)，還需要觸發(fā)信號(hào)（例如D觸發(fā)器寄存器），assign？sorry，he can’t。

always @(a, b, s)中，括號(hào)里面的輸入信號(hào)a，b，s表示敏感信號(hào)。
always @( ) 是連在一起使用的。
這句話的意思是，敏感信號(hào)列表中的任何一個(gè)信號(hào)發(fā)生變化，將會(huì)引發(fā)
begin …… end 之間的行為。
Verilog用begin和end包圍代碼段，相當(dāng)于c語言中的大括號(hào){ }的功能。
if(!s) y = a;
這里的“=”單獨(dú)使用，叫做“阻塞賦值”。我把他理解為“串行賦值”。
比如,有這么一段代碼：
b=a;
c=b;
那么最后，c的值就等于a，這個(gè)行為在描述的時(shí)候，語句的先后順序，決定了賦值的先后。
在Verilog中，和它對(duì)應(yīng)的還有一個(gè)“非阻塞賦值”，表示方法是 <=，我把這種賦值稱為“并行賦值”。具體區(qū)別，請(qǐng)參考另一篇短文阻塞賦值和非阻塞賦值。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Verilog HDL 快速入门的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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