Verilog HDL高级数字设计 从零学习（二）

本文主要是介绍Verilog HDL高级数字设计 从零学习（二），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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刚看完了第四章的内容，在此记录一下。

整个第四章主要是介绍了一些RTL级的设计思想和设计流程，没有过多的技巧性的内容。

通常设计需要先完成HDL模型的设计，并综合成物理电路，然后进行功能，时序和故障覆盖的验证。

• 设计流程：
• 1） 编写文本形式的的电路或模型描述 （Verilog代码编写）
• 2） 编译这些描述，以验证它的语法正确性。
• 3） 对模型及其设计功能进行仿真验证。（RTL级功能验证）

电路的Verilog模型将每个模块描述封装成输入——输出关系的结构或行为描述形式。

结构描述形式可以是门级网表，也可能是主要功能模块描述如ALU。
行为描述形式可能是一个简单的布尔方程模型，寄存器传输模型，或者某种算法。

4.1 Verilog原语和设计封装

原语：Verilog包括常见组合逻辑门的26个预定义功能模型，是构成设计的最基本功能单元。（没有预定义时序原语）

• 以一个基本的五输入的门电路来对原语的用法进行举例
  

自顶而下设计思想（Top-down）：就是将一个大的工程或模块拆分成更为细小的模块，这样只要完成每个小模块的编写和测试，再进行拼接就能实现复杂的工程，是现在的主流思想。

• 以一个16位行波进位加法器为例来ji（个人认为就是串行的加法，来完成一个多位数据加法）
• 这是一个16位的行波加法器，完成16位的加法。输入A,B,C_in,输出C_out。
  
• 把16位的行波加法器可以拆分为4个4位的行波加法器。
  
• 又可以将一个4位的行波加法器拆分成4个串行的全加器的组合。
  
• 每个全加器可由两个半加器构成，一个半加器的门电路如下。用Verilog可以直接用原语来完成。
  

4.2.1 Verilog中的四值逻辑

0值和1值对应于信号的有效或无效状态。X表示不定状态，例如当一个线网被两个具有相反输出值的基本门驱动时，就会出现这种情况。
Z表示三态情形，表示连接线不与驱动相连接。

• 从下图可知当输入出现x或z时输出都为x。

4.2.2 测试方法

关键词initial定义了开始运行的简单行为，与这种行为有关的语句列在begin……end之间，称为过程语句。begin……end之内的程序赋值语句执行的时序，取决于它在语句列表中的顺序和执行该语句的延时时间。

在Verilog中，所有线网在仿真开始时都被赋值为z，并在之后被激励单元赋值，没有驱动的线网型继续保持Z。同样，reg型一开始为x。

4.3 传播延时

• 从输入信号通过逻辑门到输出信号，会有传播延时，而Verilog中的基本门原语被默认时零延时。

惯性延时：信号变化的物理行为是有惯性的，因为每个传导路径都具有一定的电容性和电阻性，电荷无法在一瞬间积累或消散。
传输延时： 信号流经电路导线所用的时间

例如：一个NAND的所有输入都长时间地保持为1，这时突然有一个输入端变为0，那么输出不会马上变成1，除非输入端保持0输入足够长时间。（这个可能就是hold-time的原因？）

• 在t=3时输入一个持续1个单位的脉冲。由于反向器传播延时为2，在t=4时脉冲就消失了，仿真器没有检测到后沿的事件，所以将事件直接撤销了。
  

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