Verilog学习笔记01

Posted 2020-09-24 桂。

作者：桂。

时间：2017-06-24  11:07:40

链接：http://www.cnblogs.com/xingshansi/p/7039237.html 

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前言

Verilog是硬件描述语言，不算FPGA的核心部分，以前没有接触过，找了本书翻看一下（《Verilog数字系统设计教程第三版》），顺便记录一些基础知识，从第三章开始。

 

第三章：模块结构、基本数据类型、基本运算符

　　A-模块的结构

0、模块基本定义

一个基本的模块就是：

module name(in1,in2,...out1,out2,...)

//内部逻辑

endmodulw

模块基本定义涉及两个要点：1）其他模块作为input的调用;2)I/O位宽的设定。

1、always用法

情形一：

有

　　　　　  always @(a or b) begin
                    if(a) q<=b;
                    else q<=0;end
这个块是每当 a b发生变化时执行 还是a或者b中有一个是1或2个都是1时执行?

答：每当A,B变化时，这个块就执行。 ALWAYS后面的叫敏感参数列表，不表示信号值，而是信号变化触发这个块的执行。

一般的，

如果ALWAYS块的敏感参数列表没有带时钟，这个块将被综合成一个组合回路。参照组合回路的真值表。当输入端任何一个信号变化时，输出将立即做相应的变化。
如果ALWAYS后代的是时钟，那ALWAYS块将被综合成一个时序回路。一般情况下，当时钟变化时，ALWAYS块执行。

情形二：

 always @(a) begin
如果这个a被定义为一个reg [4:0]时 程序怎么判断执行?

答：如果综合逻辑没有问题，就是a的每一个元素变化时，这个块都要执行。

2、assign、wire、always

则块的描述语言为：

module muxtwo(out,a,b,s1)
input a,b,s1;//输入信号
output out;//输出
wire ns1,sela,selb; //定义内部连接线
    assign ns1 = ~s1;
	assign sela = a&ns1;
	assign selb = b&s1;
	assign out = sela|selb;
endmodule

　　其中assign声明语句。相当于连线，一般是将一个变量的值不间断地赋值给另一个变量.

对于reg与wire:

reg:

reg用在过程赋值语句中，而wire用在连续赋值语句中。（或者说reg在过程块内赋值，而wire在过程块外赋值）

举个简单的例子

module test(a, b, c);
  input a;
  input b;
  output c;
  reg c;
 always @(posedge a)
 begin
  c = b;
 end
endmodule

这个时候，c只能声明为reg，因为c的赋值是在过程（procedure）中进行的。

 

wire:

module test(a, b, c);
  input a;
  input b;
  output c;
  wire c;

  assign c = a&b;
 endmodule

这里只能用wire。

结合上图，wire定义了内部的连接节点，assign指定了逻辑关系。

3、实例元件

如：and   #2  u1(q,a,b);

该语句表示：输入为a、b,逻辑关系为“与”,输出为q，延迟2个单位时间（#2）输出。

　　B-数据基本类型

0、常量

1）数字

二进制整数：b/B;十进制整数:d/D，八进制整数:o/O，十六进制整数:h/H；

8‘ha2 //位宽为8的十六进制

2）x、z、？

x：不定值

z/?：高阻值

3）负数

-8’d5

4）下划线

只能用在数字之间

16b\'1010_1011_1111_0000

不说明位数，默认是32位。

5）parameter

parameter 参数名1=表达式， 参数名2= 表达式， 参数名3=表达式......

1、变量

1）wire型

上文已提及，wire型数据常用来表示用以assign关键字指定的组合逻辑信号。 

2）reg型

reg数据默认的初始值为不定值x,常用来表示“always模块内的指定信号。”

3）memory型

主要用来表示数组。

reg [n-1,0] 存储器名[m-1,0];

　　C-运算符及其表达式

最多只能三个？待验证

 

第四章：运算符、赋值语句和结构说明语句

　　A-运算符

0、等式运算符

其中3、4包括x/z/?也进行比较，1、2则对此进行忽略。

1、拼接运算符

{a,b,c,...}实现拼接，

特别的，{4{w}};//表示{w,w,w,w}

2、缩减运算符

reg[3:0] B;

reg C;

　　C = &B;

相当于：

　　C = （（B[0]&B[1]）&B[2]）&B[3];//类似多米诺骨牌

　　B-赋值语句和块语句

0、非阻塞赋值

1）赋值不是立刻发生;2)时序电路常用

对应就是

非阻塞：<=，阻塞：=

1、阻塞方式（相当于 值 直接塞过来，阻塞。）

1）立即赋值；2）时序电路慎用

对应

2、顺序块(begin ... end)

按顺序逐条执行。

—>A：表示触发事件A。

begin

　　语句1;

　　语句2;

end

或者

begin:块名

　　语句;

end

3、并行块(fork... join)

同时执行。

与begin ... end定义同。

 

第五章：条件语句、循环语句、块语句和生成语句

　　A-条件语句

0、条件语句

 条件语句必须在过程块中使用，即由initial/always构成的语句（initial第六章提及）。

ex:

always@(some_event)

begein

　　if ....

end

 if同样可以内嵌：

另外，$display,$write用于信息的显示和输出。

1、case语句

2、循环语句

1）forever语句：周期性执行，只能在initial中使用。

2）repeat:

表达式通常指定循环次数。

3）while语句

4）for语句

3、生成块

感觉这个在重复操作/子模块切割（如只修改局部）应该会起作用。

genvar j;//借助genvar定义变量，且变量只能在generate中使用   ，generate variant → genvar.

结构为：

generate

.....

endgenerate

另外，generate可以与for 、case、if等语句搭配使用，如：

 第六章：结构语句、系统任务、函数语句和显示系统任务

　　A-结构说明语句

verilog语言中，任何模块都从属于以下4类说明语句：

1）initial语句；

2）always语句;

3）task语句;

4）function语句。 

1、initial

顾名思义：initialize,初始化。初始化通常有两个作用：1）赋初始值;2）生成测试用的激励波形。

2、always

always跟着触发条件，

例如：

特别的，always @（*）,则囊括所有变量。

这里遇到了wait语句：

若count_enable为0，则继续等待，直到非零，执行#20 count = count+1;

3、task

task基本用法

task调用形式：

4、function

 function基本用法：

调用与task类似。function细节定义较多，用到再补充。

task与function的不同点：

　　B-常用系统任务

文件读写则是fopen、fclose那一套。

常用的为$display $write。

 

第七章：调试用系统任务和常用编译预处理语句

　　A-系统任务

1、$monitor

$monitoron:开，off:关，因为可能涉及到多处的monitor，因此借助off/on进行管理。

2、$time

当前时刻，不过受时间精确度的影响：`timescale 10 ns/1 ns//用法：`timescale <时间单位>/ <时间精度>

3、$realtime

同time,返回实数型。

4、$finish

退出仿真器

5、$stop

暂停模式。

6、$random

随机数。

　　B-常用编译预处理

1、宏定义

`define

与其他语言的宏定义 类似，例如用 signal 代替 string。

也可以定义常量/表达式：

`define expression a+b+c+d

2、文件包含

`include 

调用其它verilog 文件。

3、条件编译命令

`ifdef  `else  `endif

其他

• negedge：negative edge，下降沿触发，例如与always连用：always @ (negedge reset or posedge clkin)
• posedge：positive edge，上升沿触发

• 解释：
  defparam Gen_ClkLed.divdWIDTH=23,Gen_ClkLed.divdFACTOR=10000000;//10_000_000分频
  gen_divd Gen_ClkLed(.reset(Resetb),.clkin(ClkIn),.clkout(ClkLed));
  涉及defparam 以及.v的调用