FPGA学习笔记-Verilog语法-夏宇闻

FPGA-00-语法

《Verilog数字系统设计教程》-夏宇闻-第一部分

第一章 基础知识

硬件描述语言HDL：以文本形式描述数字系统硬件的结构和行为。-->利用EDA工具进行仿真验证-->利用自动综合工具将具体物理电路的模块组合转换到门级电路网表-->利用ASIC或FPGA自动布局布线工具把网表转换为具体电路布线结构

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第二章 基本概念

Verilog（1）让模块最终能生成电路的结构（2）测试逻辑功能

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第三章 模块的结构、数据类型、变量和基本运算符号

1.模块的结构

包括端口定义、I/O说明、内部信号声明、功能定义

（1）端口定义、I/O说明可以写在一起

（2）功能定义的三种方法：

①持续赋值语句：assign，多用于描述组合逻辑

②过程块：always，用于描述组合逻辑+时序逻辑

③实例引用

•  只有这三种，且是并行的！

2.数据类型、常量

（1）常量

包括数字型（4'b0001）和参数型（parameter）

• 参数型一般用于定于延迟时间和变量宽度

（2）变量

包括wire型、reg型和memory型

wire型：不能存储，需要assign驱动

reg型：always块里被赋值的信号必须定义成reg型

memory型：扩展reg型地址范围，例reg[n-1,0] mem[m-1,0]表示m个n位寄存器

3.运算符

（1）算术运算符：+ - x / %

（2）赋值：= <=

（3）关系：< > <= >=，等式== !=（不比较z和x） === !==（比较z和x）

（4）逻辑：&& || ！

（5）条件：？:

（6）位：~ & | ^ ^~

（7）移位：<< >>

• 位数变化！左移位数增加（补0）；右移位数不变（吞数）

（8）位拼接：{}

（9）缩减：& | ~（单目）

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第四章 赋值语句、块语句

1.赋值语句

阻塞与非阻塞的用法：

always块中，描述组合逻辑-->阻塞赋值=，只与电平变化有关

                    描述时序逻辑-->非阻塞赋值<=，往往与触发沿有关

• 同一个always里不要既用=又用<=

2.块语句

（1）顺序块：begin-end

（2）并行块：fork-join，描述测试信号常用、

• 理论上并行，实际上受限且不固定

• disable用来禁用块，类似c中break退出循环

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第五章 条件语句、循环语句、生成语句

1.条件语句if-else

条件语句必须在过程块里，例如always的begin-end里

2.case语句

case全比较，casez不比较z，casex不比较x和z

记得写endcase，记得加default

• 如果条件写的不全，一旦没有条件符合，无法赋值，会生成锁存器。

3.循环语句

（1）forever语句：连续执行，用于initial块中生成波形

（2）repeat（常量表达式)）语句：执行n次

（3）while（表达式）语句：判断真，可以和>>一起计算1的个数

（4）for（表达式1；表达式2；表达式3）语句

4.生成语句

generate-endgenerate

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第六章 结构语句、系统任务、函数语句

1.结构说明语句

（1）initial语句：只执行一次，

用法：①生成激励波形作为测试仿真信号    ②设置信号记录

（2）always语句：重复但是否执行看触发条件

用法：①产生时钟，作为激励信号测试

always    #half_period    areg=~areg;

②时间控制

边沿触发：描述时序行为，如状态机

电平触发：描述组合逻辑

always @(posedge clock or posedge reset) //边沿触发

begin end

always @(a or b or c) //电平触发

begin end

always @(*) //全部输入变量

begin end

always

   wait(enable) begin end

2.任务task和函数function

待补充

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第七章 系统函数和任务、编译预处理语句

1.常用系统函数和任务

（1）输出

• $display("%b+%b=%d",a,b,c)

%h十六进制，%d十进制，%o八进制，%b二进制，%s字符串，%t时间

• $write("%b+%b=%d\n",a,b,c)，同行显示，不会自动换行，要加\n

• $strobe("%b+%b=%d",a,b,c)，在同时刻赋值语句执行后执行，能确保赋值完毕

（2）监控输出

• $monitor("%b+%b=%d",a,b,c)，用于检测变量，变量发生变化就会执行输出一次，一般在initial块中，不间断进行监视

（3）时间

• $time返回64位当前仿真时刻，以仿真时间尺度为基准，是时间尺度的倍数且取整

• $realtime保留实数，不取整

• $timeformat(units_number, precision_number, suffix_string, minimum_field_wdith);

units_number 表示打印的时间值的单位：0 表示秒，-3 表示毫秒，-6 表示微秒，-9 表示纳秒， -12 表示皮秒， -15 表示飞秒；中间值也可以使用：例如-10表示以100ps为单位。其默认值为`timescalse所设置的仿真时间单位。

precision_number 是在打印时间值时，小数点后保留的位数。其默认值为0。

suffix_string 是在时间值后面打印的一个后缀字符串。其默认值为空字符串。

MinFieldWidth 是时间值字符串与后缀字符串合起来的这部分字符串的最小长度，若这部分字符串不足这个长度，则在这部分字符串之前补空格。其默认值为20。

（4）暂停与结束

• $stop暂停仿真

• $finish结束仿真

（5）从文件读取数据到存储器

• $readmemb("<数据文件名>"，<存储器名>) 读二进制文件函数

• $readmemh("<数据文件名>"，<存储器名>) 读十六进制文件函数

（6）产生随机数

• $random%100产生范围（-99~99），{$random}%100产生范围（0~99） ，{$random}%2产生01比特

2.编译预处理

（1）宏定义

• `define 标识符 字符串

（2）文件包含

• `include "文件名.v"

（3）时间尺度

• `timescale 时间单位/时间精度

（4）条件编译