Verilog HDL
一、Verilog HDL简介HDL ：Hardware Description Language 硬件描述语言。VHDL or Verilog ？毫无疑问，新手选Verilog就对了，原因一是对新手友好，有过C语言底子的很快就能上手；原因二是现目前公司基本使用Verilog。鉴于Verilog 1995标准有些地方比较拉跨，目前基本采用2001标准。学习Verilog的基本都是FPGA/IC前端预备军，其他就不再赘述了。二、Verilog模型Verilog模型可以是实际电路不同级别的抽象。这些抽象的级别和它们对应的模型类型共有以下五种：1) 系统级(system)2) 算法级(algorithmic)3) RTL级(RegisterTransferLevel):4) 门级(gate-level):5) 开关级(switch-level)目前，用门级和RTL级抽象描述的Verilog HDL模块可以用综合器转换成标准的逻辑网表；用算法级描述的Verilog HDL模块，只有部分综合器能把它转换成标准的逻辑网表；而用系统级描述的模块，目前尚未有综合器能把它转换成标准的逻辑网表，往往只用于系统仿真。其实不用纠结这么多，我们设计基本是行为RTL级，初学时也不必纠结什么电路，只要功能运行正常就OK。大佬都说“看到代码背后的电路”，初期真是强人锁男。待到一定程度后，再来研究代码优化，电路优化。Verilog模块Verilog的基本设计单元是“模块”。一个模块是由两部分组成的，一部分描述接口，另一部分描述逻辑功能，即定义输入是如何影响输出的。下面举例说明：
https://pic2.zhimg.com/80/v2-ec03d31812ea7a9e7ea8e87e06209895_720w.webp
基础-1
可以看到模块由关键字module....endmodule 确定。module 模块名(接口信号);//信号声明//功能描述endmodule要求： 1. 模块名具有意义；2. 一个.v文件只有一个模块。
Verilog数据类型虽然平时我们好像就用到reg/wire ，但其实verilog数据类型有多达19种。了解常用的4种就好：reg、wire、parameter、integer。4.1常量
[*]数字 ： <位宽><类型><数字> 如： 8’b1100_0010
[*]X和Z值 ： X：不定值；Z：高阻 （同也可用？表示）
[*]负数 ： 如：-8’d5 ，减号在最前面。
4.2参数型Verilog模块中可使用parameter来定义一个标识符来代表一个常量。parameter SIZE = 15;这里不得不提一下localparam 和 define ，它们都是定义一个标识符来代表一个常量。区别如下：
作用域常用方式语法
define宏定义整个工程；可跨文件、跨模块全局定义，宏定义单独写一个文件.v`include “para.v”`define SIZE 15
parameterparameter声明所在的模块内部跨模块传递参数parameter SIZE = 15;
localparam模块内部内部状态机定义localparam SIZE = 15;
4.3变量4.3.1 wire型①线网型，输入输出信号默认为wire型，同时输入信号只能是wire型。②模块间端口连接，信号都定义为wire型，即进行电路连线。③wire信号定义： wire a;④wire信号赋值：只能使用assign进行连续赋值（阻塞赋值 “=”）：assign a = b & c;4.3.2 reg型①寄存器是数据储存单元的抽象。寄存器数据类型的关键字是reg。但reg型不一定综合成寄存器，具体还要看设计电路。②always块中的变量必须定义为reg型，使用非阻塞赋值“<=”。③reg型数据定义： reg a;④reg型数据可以赋正值，也可以赋负值。但当一个reg型数据是一个表达式中的操作数时，它的值被当作是无符号值，即正值。⑤reg型数据的缺省值为不定值X。4.3.3 memory型Verilog HDL通过对reg型变量建立数组来对存储器建模，可以描述RAM型存储器，ROM存储器和reg文件。数组中的每一个单元通过一个数组索引进行寻址。verilog2001支持多维数组。memory型数据是通过扩展reg型数据的地址范围来生成的。其格式如下：reg 存储器名；如：reg mem_a;这个例子定义了一个名为mema的存储器，该存储器有256个8位的存储器。该存储器的地址范围是0到255。注意：对存储器进行地址索引的表达式必须是常数表达式。这里不得不提一下下面这两种定义的区别：reg rega; //一个n位的寄存器reg mem_a ; //一个由n个1位寄存器构成的存储器组一个n位的寄存器可以在一条赋值语句里进行赋值，而一个完整的存储器则不行。见下例：rega =0; //合法赋值语句mem_a =0; //非法赋值语句运算符Verilog HDL语言的运算符范围很广，其运算符按其功能可分为以下几类:1) 算术运算符(+,－,×，/,％)2) 赋值运算符(=,<=)3) 关系运算符(>,<,>=,<=)4) 逻辑运算符(&&,||,!)5) 条件运算符(?:)6) 位运算符(~,|,^,&,^~)7) 移位运算符(<<,>>)8) 拼接运算符({ })9) 其它在Verilog HDL语言中运算符所带的操作数是不同的，按其所带操作数的个数运算符可分为三种:1) 单目运算符(unary operator):可以带一个操作数,操作数放在运算符的右边。2) 二目运算符(binary operator):可以带二个操作数,操作数放在运算符的两边。3) 三目运算符(ternary operator):可以带三个操作,这三个操作数用三目运算符分隔开。见下例:clock = ~clock; // ~是一个单目取反运算符, clock是操作数。c = a | b; // 是一个二目按位或运算符, a 和 b是操作数。r = s ? t : u; // ?: 是一个三目条件运算符, s,t,u是操作数。
优先级：单独运算符优先级最高；不需要刻意去背，书写时使用（）便于阅读。赋值语句和块语句6.1赋值语句在Verilog HDL语言中，信号有两种赋值方式：(1)非阻塞(Non_Blocking)赋值方式( 如 b <= a; )1) 块结束后才完成赋值操作。2) b的值并不是立刻就改变的。3) 这是一种比较常用的赋值方法。（特别在编写可综合模块时）(2)阻塞(Blocking)赋值方式( 如 b = a; )1) 赋值语句执行完后,块才结束。2) b的值在赋值语句执行完后立刻就改变的。3) 可能会产生意想不到的结果。设计时，遵循以下规则：
[*]always块中使用非阻塞赋值
[*]assign使用阻塞赋值
6.2块语句顺序块： （顺序执行）begin语句1；语句2；...end
并行块： （同时执行）fork语句1；语句2；...end
注：begin/fork后可以加 “:块名”条件语句和循环语句基本同C语言，较容易理解，不多介绍条件语句if..else （可嵌套）if(条件)语句1；else语句2；
casecase(变量)情况1： 语句1；情况2： 语句2；endcase
循环语句integer i;for(i=0;i<10;i=i+1)a <= i;
八、结构说明语句Verilog语言中的任何过程模块都从属于以下四种结构的说明语句。1) initial说明语句2) always说明语句3) task说明语句4) function说明语句这里只介绍always：always语句在仿真过程中是不断重复执行的。
其声明格式如下：always <时序控制> <语句>
always 的时间控制可以是沿触发也可以是电平触发的，可以单个信号也可以多个信号，中间需要用关键字 or 连接。always @(posedge clock or posedge reset) //由两个沿触发的时序逻辑begin……end
//组合逻辑直接使用*代替敏感点平，避免遗漏always @(*) //由多个电平触发的组合逻辑begin……end
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