江西师范大学数字电子技术课件第九章 硬件描述语言简介.ppt

第一节 硬件描述语言简介 一、概述 二、Verilog HDL 简介 三、用Verilog HDL 描述逻辑电路的实例 * 第一节 硬件描述语言简介 概述 Verilog HDL简介 用Verilog HDL描述逻辑电路的实例 下页 总目录 推出 下页 返回 随着半导体技术的发展，数字电路已经由中小规模的集成电路向可编程逻辑器件（PLD)及专用集成电路（ASIC）转变。 数字电路的设计手段也发生了变化，由传统的手工方式逐渐转变为以EDA工具作为设计平台的方式。 硬件描述语言（HDL）就是设计人员和EDA工具之间的一种界面。 利用硬件描述语言并借助EDA工具，可以完成从系统、算法、协议的抽象层次对电路进行建模、仿真、性能分析直到IC版图或PCB版图生成的全部设计工作。 上页 下页 上页 硬件描述语言主要用于编写设计文件，在EDA工具中建立电路模型。 硬件描述语言发展至今已有30年的历史，已经成功地应用于电子电路设计的各个阶段：建模、仿真、验证和综合等 。 VHDL和Verilog HDL是目前两种最常用的硬件描述语言。 除了这两种最流行的硬件描述语言外，随着系统级FPGA以及系统芯片的出现，软硬件协调设计和系统设计变得越来越重要。传统意义上的硬件设计越来越趋向于与系统设计和软件设计相结合。 返回 下页 上页 1983年Gateway Design Automation 公司在C语言的基础上，为其仿真器产品Verilog-XL开发了一种专用硬件描述语言——Verilog HDL 。 随着Verilog-XL成功和广泛的使用， Verilog HDL被众多数字电路设计者所接受。 Verilog HDL从C语言中继承了多种操作符和结构，源文本文件由空白符号分割的词法符号流组成。 词法符号的类型有空白符、注释、操作符、数字、字符串、标识符和关键字等，从形式上看和C语言有许多相似之处。 返回 下页 上页 1. 基本程序结构 Verilog HDL 语言采用模块化的结构，以模块集合的形式来描述数字电路系统。模块对应硬件上的逻辑实体，描述这个实体的功能或结构，以及它与其他模块的接口。 模块的基本语法结构如下： 返回 module 模块名 (端口列表) 定义 模块条目 endmodule 下页 上页 根据定义模块条目的描述方法不同，可将模块分成行为描述模块、结构描述模块，或者是二者的组合。 行为描述模块通过编程语言定义模块的状态和功能。 结构描述模块将电路表达为具有层次概念的互相连接的子模块，其最底层的元件必须是Veriolg HDL 支持的基元或已定义过的模块。 返回 下页 上页 返回 2. 词法构成 Verilog HDL 的词法标识符包括：间隔符与注释符，操作符、数值常量、字符串、标识符和关键字。 （1）间隔符与注释符 间隔符又称空白符，包括空格符、制表符、换行符以及换页符等。它们的作用是分隔其他词法标识符。 Verilog HDL有单行注释和多行段注释两种注释形式。单行注释以字符“//”起始，到本行结束；段注释以“/*”起始以“*/”结束，在段注释中不允许嵌套，段注释中“//”没有任何特殊意义。 下页 上页 返回 （2）操作符 Verilog HDL中定义了操作符，又称运算符，按照操作数的个数，可以分为一元、二元和三元操作符；按功能可以大致分为算术操作符、逻辑操作符、比较操作符等几大类。 （3）数值常量 Verilog HDL中的数值常量有整型和实型两大类，分为十进制、十六进制、八进制或二进制。 Verilog HDL数值集合有四个基本值： 0：逻辑0或假状态； 1：逻辑1或假状态； X：逻辑不定态； Z：高阻态。 下页 上页 返回 （4）字符串 字符串是双引号“”括起来的字符序列，必须包含在一行中，不能多行书写。 （5）标识符 标识符是模块、寄存器、端口、连线和begin-end快等元素的名称，是赋给对象的唯一的名称。 标识符可以是字母、数字、$符和下划线“-”字符的任意组合序列，必须以字母或下划线“-”开头。 在Verilog HDL中，标识符区分大小写，且字符数不能多于1024。 （6）关键词 关键词是Verilog HDL语言内部的专用词。 下页 上页 返回 3. 模块的两种描述方式 （1）行为描述方式 行为描述方式通过行为语句来描述电路要实现的功能，表示输入与输出间转换的行为，不涉及具体结构。 （2）结构描述方式 结构描述方式是将硬件电路描述成一个分级子模块相互连接的结构。通过对组成电路的各个子模块间相互连接关系的描述，来说明电路的组成。 各个模块还可以对其他模块进行调用，也就是模块的实例化。其中调用模块成为层次结构中的