Verilog HDL教程（共172頁(yè)pdf電子書下載）

ID:252512 · 發(fā)表于 2017-11-24 17:46

前不久學(xué)FPGA，找到的verilog的教程
第1章簡(jiǎn) 介
本章介紹Verilog HDL語言的發(fā)展歷史和它的主要能力。
1.1 什么是Verilog HDL？
Verilog HDL是一種硬件描述語言，用于從算法級(jí)、門級(jí)到開關(guān)級(jí)的多種抽象設(shè)計(jì)層次的數(shù)字系統(tǒng)建模。被建模的數(shù)字系統(tǒng)對(duì)象的復(fù)雜性可以介于簡(jiǎn)單的門和完整的電子數(shù)字系統(tǒng)之間。數(shù)字系統(tǒng)能夠按層次描述，并可在相同描述中顯式地進(jìn)行時(shí)序建模。
Verilog HDL 語言具有下述描述能力：設(shè)計(jì)的行為特性、設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)流特性、設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)組成以及包含響應(yīng)監(jiān)控和設(shè)計(jì)驗(yàn)證方面的時(shí)延和波形產(chǎn)生機(jī)制。所有這些都使用同一種建模語言。此外，Verilog HDL語言提供了編程語言接口，通過該接口可以在模擬、驗(yàn)證期間從設(shè)
計(jì)外部訪問設(shè)計(jì)，包括模擬的具體控制和運(yùn)行。
Verilog HDL語言不僅定義了語法，而且對(duì)每個(gè)語法結(jié)構(gòu)都定義了清晰的模擬、仿真語義。因此，用這種語言編寫的模型能夠使用Ve r i l o g仿真器進(jìn)行驗(yàn)證。語言從C編程語言中繼承了多種操作符和結(jié)構(gòu)。Verilog HDL提供了擴(kuò)展的建模能力，其中許多擴(kuò)展最初很難理解。但是，
Verilog HDL語言的核心子集非常易于學(xué)習(xí)和使用，這對(duì)大多數(shù)建模應(yīng)用來說已經(jīng)足夠。當(dāng)然 ,完整的硬件描述語言足以對(duì)從最復(fù)雜的芯片到完整的電子系統(tǒng)進(jìn)行描述。
1.2 歷史
Verilog HDL語言最初是于1 9 8 3年由Gateway Design Automation 公司為其模擬器產(chǎn)品開發(fā)的硬件建模語言。那時(shí)它只是一種專用語言。由于他們的模擬、仿真器產(chǎn)品的廣泛使用，Verilog HDL 作為一種便于使用且實(shí)用的語言逐漸為眾多設(shè)計(jì)者所接受。在一次努力增加語言普及性的活動(dòng)中， Verilog HDL語言于1 9 9 0年被推向公眾領(lǐng)域。 Open Verilog International（O V I）是促進(jìn)Ve r i l o g發(fā)展的國(guó)際性組織。1 9 9 2年， O V I決定致力于推廣Verilog OVI標(biāo)準(zhǔn)成為I E E E標(biāo)準(zhǔn)。這一努力最后獲得成功， Verilog 語言于1 9 9 5年成為I E E E標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE Std1 3 6 4－1 9 9 5。完整的標(biāo)準(zhǔn)在Ve r i l o g硬件描述語言參考手冊(cè)中有詳細(xì)描述。
1.3 主要能力
下面列出的是Ve r i l o g硬件描述語言的主要能力：
• 基本邏輯門，例如a n d、o r和n a n d等都內(nèi)置在語言中。
• 用戶定義原語（U D P）創(chuàng)建的靈活性。用戶定義的原語既可以是組合邏輯原語，也可以是時(shí)序邏輯原語。
• 開關(guān)級(jí)基本結(jié)構(gòu)模型，例如p m o s 和n m o s等也被內(nèi)置在語言中。
• 提供顯式語言結(jié)構(gòu)指定設(shè)計(jì)中的端口到端口的時(shí)延及路徑時(shí)延和設(shè)計(jì)的時(shí)序檢查。
• 可采用三種不同方式或混合方式對(duì)設(shè)計(jì)建模。這些方式包括：行為描述方式—使用過程化結(jié)構(gòu)建模；數(shù)據(jù)流方式—使用連續(xù)賦值語句方式建模；結(jié)構(gòu)化方式—使用門和模塊實(shí)例語句描述建模。
• Verilog HDL中有兩類數(shù)據(jù)類型：線網(wǎng)數(shù)據(jù)類型和寄存器數(shù)據(jù)類型。線網(wǎng)類型表示構(gòu)件間的物理連線，而寄存器類型表示抽象的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件。
• 能夠描述層次設(shè)計(jì)，可使用模塊實(shí)例結(jié)構(gòu)描述任何層次。
• 設(shè)計(jì)的規(guī)模可以是任意的；語言不對(duì)設(shè)計(jì)的規(guī)模（大小）施加任何限制。
• Verilog HDL不再是某些公司的專有語言而是I E E E標(biāo)準(zhǔn)。
• 人和機(jī)器都可閱讀 Verilog 語言，因此它可作為 E D A的工具和設(shè)計(jì)者之間的交互語言。
• Verilog HDL語言的描述能力能夠通過使用編程語言接口（ P L I）機(jī)制進(jìn)一步擴(kuò)展。P L I是允許外部函數(shù)訪問Verilog 模塊內(nèi)信息、允許設(shè)計(jì)者與模擬器交互的例程集合。
• 設(shè)計(jì)能夠在多個(gè)層次上加以描述，從開關(guān)級(jí)、門級(jí)、寄存器傳送級(jí)（ RT L）到算法級(jí)，包括進(jìn)程和隊(duì)列級(jí)。
• 能夠使用內(nèi)置開關(guān)級(jí)原語在開關(guān)級(jí)對(duì)設(shè)計(jì)完整建模。
• 同一語言可用于生成模擬激勵(lì)和指定測(cè)試的驗(yàn)證約束條件，例如輸入值的指定。
• Verilog HDL 能夠監(jiān)控模擬驗(yàn)證的執(zhí)行，即模擬驗(yàn)證執(zhí)行過程中設(shè)計(jì)的值能夠被監(jiān)控和顯示。這些值也能夠用于與期望值比較，在不匹配的情況下，打印報(bào)告消息。
• 在行為級(jí)描述中，Verilog HDL不僅能夠在RT L級(jí)上進(jìn)行設(shè)計(jì)描述，而且能夠在體系結(jié)
構(gòu)級(jí)描述及其算法級(jí)行為上進(jìn)行設(shè)計(jì)描述。