Verilog-程序设计语句-三种建模方式_verilog tran

程序设计语句

数据流建模

        显式连续赋值语句：

                <net_declaration><range><name>;

                assign #<delayxname> = Assignment expression;

        隐式连续赋值语句：

                <net_declaiation><drive_strength><range>#<delay><name> = assignment expression；

                ps. wire(strong0, weak1)[3:0]#(2, 1, 3) w = (a^b)&(m^n);        //对于变量w：赋“0”值时的驱动强度较强，为strong：赋“1”值时的驱动强度较弱，为weak。比如，当0和1共同驱动变量w时，由于0定义的驱动强度较强，所以w为0。

        注意事项：

• 赋值目标只能是线网类型(wire)。

• 在连续赋值中，只要赋值语句右边表达式任何一个变量有变化，表达式立即被计算， 计算的结果立即赋给左边信号(若没有定义延时量)。

• 连续赋值语句不能出现在过程块中。

• 多个连续赋值语句之间是并行关系，因此与位置顺序无关。

• 连续赋值语句中的延时具有硬件电路中惯性延时的特性，任何小于其延时量的信号变化脉冲都将被滤除掉，不会出现在输出端口。

行为级建模

        可综合描述语句：

                过程语句 always

                语句块 串行语句块begin-end 

                赋值语句 过程赋值语句=、＜=

                条件语句 if-else case, casez, casex

                循环语句 for

                编译向导语句 'define 'include 'ifdef, 'else, 'endif

        不可综合描述语句：

                过程语句 initial

                语句块 并行语句块fork-join  

                赋值语句 过程连续赋值语句assign

                循环语句 forever repeat while

                编译向导语句 'define 'include 'ifdef, 'else, 'endif

        initial过程语句

                initial过程语句通常用于仿真模块中对激励向量的描述，或用于给寄存器变量赋初值。

                initial过程块在进行仿真时从模拟0时刻开始执行，它在仿真过程中只执行一次，在执

行完一次后该initial过程块就被挂起，不再执行。

initial
    begin
        语句I;
        语句2; 
        语句n;
    end

module initial_tb1:
    reg A, B, C;
        initial
        begin
                A = 0;B= 1;C = O;
            #100 A= 1; B = 0;
            #100 A = 0;C= I;
            #100 B = 1;
            #100 B = 0; C = 0;
        end
endmodule

        always过程语句

always@(<敏感事件列表>)
    语句块;
 
@(a) //当信号a的值发生改变时
@(a or b) //当信号a或信号b的值发生改变时
@(posedge clock) //当clock的上升沿到来时
@(negedge clock) //当clock的下降沿到来时
@(posedge elk or negedge reset) //当clk的上升沿到来或reset信号的下降沿（低电平有效）到来时

                注意事项：

• 在信号的形式定义方面，无论是对时序逻辑电路还是对组合逻辑电路进行描述，Verilog HDL要求在过程语句（initial和always）中，被赋值信号必须定义为“reg”类型。

• 敏感事件列表：

  • 采用过程语句对组合电路进行描述时，需要把全部的输入信号列入敏感事件列表。

  • 采用过程语句对时序电路进行描述时，需要把时间信号和部分输入信号列入敏感事件列表

        四选一数据选择器

/*四选一数据选择器*/
module mux4_l(out, in0, in1, in2, in3, sel):
    output out;
    input in0, ini, in2, in3;
    inpul[1 :0] sel;
    reg out; 〃被赋值信号定义为“reg”类型
    always @(in0 or ini or in2 or in3 or sel) 〃敏感事件列表
        case(sel)
            2'b00: out = inO;
            2'b01: out = ini;
            2'b10: out = in2;
            Z'b11: out = in3;
            default: out = 2'bx;
        endcase
endmodule

        同步置数、同步清零计数器：

module counter 1 (out, data, load, rst, elk);
    output[7:0] out;
    input[7:0] data;
    input load, elk, rst;
    reg[7:0] out;
    always @(posedge elk)    //clk上升沿触发
    begin
        if(!rst) out = 8'h00;    //同步清零，低电平有效
        else if(load) out = data;    //同步置数
        else out = out+ 1;
    end
endmodule

        异步清零计数器：

module counter2(rst, elk, out);
    output[7:0] out;
    input elk, rst;
    reg[7:0] out;
    always @(posedge clk or negedge rst) // clk 上升沿和 rst 低电平清零有效
        begin
            if(!rst) //异步清零
                out = 0;
            else out = out+1;
        end
endmodule

        语句块 

                串行语句块:其中的语句按串行方式顺序执行，可以用于可综合电路程序和仿真测试程序

                        块名即该块的名字，当块内有变量时必须有块名，否则在编译时将出现语法错误。块内声明语句是可选的，可以是参数说明语句‘integer型变量声明语句、reg型变量声明语句、time型变量声明语句和事件(event)说明语句。

begin:块名
    块内声明语句;
    语句1; 
    语句2;
    ...
    语句n;
end

                 并行语句块：语句按并行方式执行，只能用于仿真测试程序，不能用于可综合电路程序。

fork:块名
    块内声明语句: 
    语句1;
    语句2; 
    ...
    语句n;
join

                 两者比较：

        过程赋值语句： 

                阻塞赋值语句：变量=表达式；

                                当一个语句块中有多条阻塞赋值语句时，如果前面的赋值语句没有完成，则后面的语句就不能被执行，仿佛被阻塞了一样，因此称为阻塞赋值方式。

                        特点：

                                在串行语句块中，各条阻塞赋值语句将按照排列顺序依次执行；在并行语句块中的各条阻塞赋值语句则同时执行，没有先后之分。

                                执行阻塞赋值语句的顺序是，先计算等号右端表达式的值，然后立刻将计算的值赋给左边的变量，与仿真时间无关。

                非阻塞赋值语句 ：变量 <=表达式；

                        特点：

                               在串行语句块中，各条非阻塞赋值语句的执行没有先后之分，排在前面的语句不会影响到后面语句的执行，各条语句并行执行。

                                执行非阻塞赋值语句的顺序是，先计算右端表达式的值，然后等待延迟时间的结束,再将计算的值赋给左边的变量。

        过程连续赋值语句

                赋值语句和重新赋值语句：assign deassign：使用assign给寄存器型变量赋值之后，该值将一直保 持在这个寄存器上，直至遇到deassign。

                        assign <寄存器型变量>=<赋值表达式>；

                        deassign<寄存器型变量>；

                强制语句和释放语句：force release：主要用于Verilog HDL仿真测试程序中，便于对某种信号进行临时性的赋值和测试。

                        force <寄存器或连线型变量>=<赋值表达式>;

                        release＜寄存器或连线型变量>;

        条件分支语句

                if语句：

if(条件表达式)语句块;    //form 1
 
 
if(条件表达式)    //form 2
    语句块1;
else
    语句块2;
 
if(条件表达式1)    //form 3
    语句块1;
else if(条件表达式2)
    语句块2;
    ...
else if(条件表达式i)
    语句块i;
else
    语句块n;

        case语句： 

case(控制表达式) 
    值1：语句块1 
    值2：语句块2 
    ...
    值n：语句块n
    default:语句块 n+l
endcase

                case语句的真值表:

                 BCD数码管译码:

module BCD_decoder(out, in);
    output[6:0]out;
    input[3:0]in;
    reg[6:0]out;
    always@(in)
        begin
            case(in)
                4'b0000:out = 7'b1111110;
                4'b0001:out = 7'b0110000;
                4'b0010:out = 7'b1101101;
                4'b0011:out = 7'b1111001;
                4'b0100:out = 7'b0110011;
                4'b0101:out = 7'b1011011;
                4'b0110:out = 7'b1011111;
                4'b0111:out = 7'b1110000;
                4'bl000:out = 7'blllllll;
                4'bl001:out = 7'bllll011;
                default:out = 7'bx;
            endcase
        end
endmodule

                 casez：比较双方有一位为z，即认为这一位永远为真

                casex：比较双方有一位为x或z，即认为这一位永远为真

        循环语句

                forever 语句

forever 语句或语句块；

module forever_tb;
    reg clock;
    initial
        begin
            clock = 0;
            forever #50clock = ~clock;
        end
endmodule

                repeat 语句

repeat（循环次数表达式） 
    语句或语句块（循环体）

module repeat_tb;    //使用repeat语句产生固定周期数的时钟信号。
    reg clock;
    inilial
    begin
        clock = 0;
        repeat（8） clock = -clock;    //循环体所预先制定的循环次数为8次，相应产生4个时钟周期信号
    end
endmodule

                 while 语句

while（条件表达式）语句或语句块;

module while_tb;
    reg clock;
    initial
        begin
            clock = 0;
            while(l)
            #50 clock = ~clock;
        end
endmodule

                 for语句

for(循环变量赋初值:循环结束条件:循环变量增值)语句块;

module for_clk;
    reg cik;
    integer i;
    initial
        begin
            elk = 0;
            for(i = 0; i >= 0: i = i+1)
            #50 elk = ~clk;
        end
endmodule

                        8位移位寄存器

//采用赋值语句实现
module shift_registl(Q, D, rst, elk);
    output [7:0] Q;
    input D, rst, elk:
    reg [7:0] Q;
    always @(posedge elk)
        if(!rst) Q <= 8'b000000;
        else Q <= {Q[6:0], D};
endmodule
 
//采用for语句实现
module shift_regist2(Q, D, rst, elk);
    output [7:0] Q;
    input D, rst, elk;
    reg [7:0] Q;
    integer i;
    always @(posedge elk)
        if(!rst)Q<= 8'b000000;
        else
        begin
            for (i = 7; i > 0; i = i-1) Q[i] <= Q[i-1];
            Q[0] <= D;
        end
endmodule

结构化建模

模块级建模

        模块调用方式：

                模块名〈参数值列表〉实例名(端口名列表)；

        模块端口对应方式：

                端口位置对应方式

                        模块名〈参数值列表〉实例名(<信号名1>. <信号名2>, …，<信号名n>)；

                端口名对应方式

                        模块名〈参数值列表〉实例名(.端口名1<信号名1>, .端口名2<信号名2>, …，.端口名n<信号名 n>)：

                        dff U4(.q(), ,d(out[2]), .clk(clock), .clr(clear));        //端口列表中第一项内的信号名是缺省的(空括号)，表明端口 “q”悬空。

        模块参数值

                使用带有参数的模块实例语句修改参数值

                        模块名〈参数值列表〉调用名(端口名列表)；

para l #(4, 3) U1(C1,D1); //利用位置对应方式将4传给a、3传给b,这和模块paral中定义参数的先后顺序有关;
paral #(.b(6), ,a(5)) U2(C2,D2); //利用名称对应方式将6传给b、5传给a,此时和模块paral中定义参数的顺序无关。

                使用参数重定义语句defparam修改参数值      

defparam 
    参数名1 =参数值1,
    参数名2 =参数值2,
    ...
    参数名n =参数值n;

module halfadder(a, b, s, c); 〃半加器模块 halfadder
    input a, b:
    output c, s;
    parameter xor_delay = 2, and_delay = 3:
        assign #xor_delay s = aAb;
        assign #and_delay c = a&b;
endmodule
module fulladder(p, q, ci, co, sum); 〃全加器模块 fulladder
    input p, q, ci;
    output co, sum;
    parameter or_delay = 1;
        wire wl, w2, w3;
            halfadder Ul(p, q, wl, w2);
            halfadder U2(ci, w 1, sum, w3);
            or #or_delay U3(co, w2, w3);
endmodule
 
module topi(topla, top lb, topis, topic); 〃修改半加器模块参数的模块 topi
    input top la, top lb;
    output topis, topic;
        defparam    U1 .xor_delay = 4,
                    U1 .and_delay = 5;
    //名为U1的半加器实例中对参数xor_delay和参数and_delay值的修改
    halfadder Ul(topla, top lb, topis, topic);
endmodule
module top2(top2p, top2q, lop2ci, top2co, top2sum); 〃修改全加器模块参数的模块 top2
    input top2p, top2q, top2ci;
    output top2co, top2sum;
    defparam    U2.U1.xor_delay = 6,
                U2.U2.and_deIay = 7;
    //名为U2的全加器实例中引用的名为U3的半加器实例中对参数xor_delay和
    //参数and.delay值的修改
        U2.or_delay = 5;
    //名为U2的全加器实例中对参数or_delay值的修改
    fulladder U2(lop2p, top2q, top2ci, top2co, lop2sum);
endmodule

门级建模

Verilog HDL中内置有26个基本元件，其中14个是门级元件，12个为开关级元件

         门级模块调用

                多输入门元件

                        元件名<实例名>(<输出端口>，<输入端口 1>,<输入端口 2>, <输入端口 n>)；

and Al (outl, ini, in2);
or O2 (a, b, c, d);
xor X1 (x_out, pl, p2);

                多输出门元件

                        元件名<实例名＞(＜输出端口 1＞，＜输出端口 2＞,…，〈输出端口 n＞,〈输入端口＞);

not NOT_1 (outl, out2, in);
buf BUF_1 (bufoutl, bufout2, bufout3, bufin);

                三态门元件

                        元件名<实例名＞(<数据输出端口>，<数据输入端口>，<控制输入端口>);

bufifl BF1 (data_bus, mem_data, enable);
bufifO BFO (a, b, c);
notifl NT1 (out, in, Ctrl);
notifD NTO (addr, a_bus, select);

        2线-4线译码器

module decoder2_4(in0, ini, en, outO, outl, out2, out3);
    output outO, outl, out2, out3;
    input inO, ini, en;
        wire wirel, wire2;
        not Ul(wirel» inO),
            U2(wire2, ini);
        nand U3(outO, en, wirel, wire2),
                U4(outl, en, wire 1, ini),
                U5(out2, en, inO, wire2),
                U6(out3, en, inO, ini);
endmodule

开关级建模

        Verilog HDL提供了十几种开关级基本元件，它们是实际的MOS管的抽象表示。这些

开关级基本元件分为两大类：一类是MOS开关，一类是双向开关。每一大类又可分为电阻

型(前缀用r表示)和非电阻型。

        

        MOS开关：nmos、pmos、cmos

                nmos和pmos开关的实例化语言格式如下：

                        nmos/pmos 实例名(out, data, control)；

                coms开关的实例化语言格式如下：

                        cmos 实例名(out, data, ncontrol, pcontrol)

        双向开关：无条件双向开关(tran)和有条件双向开关(tranif0、tranif1)

                tran 实例名(inoutl > inout2)；

                tranifO/tranifl 实例名(inoutl, inout2, control)；

         nmos

module aNMOS(din, ctr, out);
    input din, ctr;
    output out;
        nmos Ul(oul, din, ctr);
endmodule

        2输入与非门的cmos电路

module nnand2(a, b, y);
    input a, b;
    output y;
    supplyO Gnd;
    supply1 Vdd: //supplyO 和 supply!为内部参 
                    //量，分别表示低电平和高电平
    wire iml;
        pmos gl(y, Vdd, a);
        pmos g2(y, Vdd, b);
        nmos g3(y, iml, a);
        nmos g4(iml, Gnd, b);
endmodule