FPGA学习笔记1：Verilog HDL的整体结构

最新推荐文章于 2025-03-07 23:39:06 发布

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#Verilog #FPGA #基础 #笔记

博客介绍了Verilog HDL程序由模块构成，模块可嵌套，分为生成电路结构和测试逻辑功能两种类型。阐述了Verilog用于电路描述的三个层级及综合过程，还说明了其用于电路测试的作用，即通过测试平台对电路模块进行动态测试。

Verilog HDL程序是由模块构成的。

模块可以进行嵌套，从而将大型数字电路分割成不同小模块的设计。如果每个模块都可综合，则可以通过综合工具转化为逻辑单元描述，最后整合成一个很大的逻辑系统。

模块分为两种类型，一种用来生成电路结构，一种用来测试电路的逻辑功能。

每个模块都由module和endmodule两个语句及其间内容定义，要进行端口定义，并说明输入、输出口，描述模块功能。

Verilog用于电路描述

第一层：算法级

module muxtwo(out, a, b, sl);
    input a,b,sl
    output out
    reg out;
        always @(sl or a or b)
            if(! sl)    out = a;
            else out = b
endmodule

第二层：RTL级

module muxtwo(out, a, b, sl);
    input a, b, sl;
    output out;
    wire nsl, sela, selb;
        assign nsl = ~sl;
        assign sela = a&nsl;
        assign selb = b&.sl;//.sl代表引用端口
        assign out = sela|selb
endmodule

（前两层均属于行为描述）

第三层：门级

module muxtwo(out, a, b sl);
    input a,b,sl;
    output out;
    
    not     u1(nsl, sl);
    sela #1 u2(sela, a, nsl); //#1代表延迟1个单位时间
    selb #1 u3(selb, b, sl);
    or #1 u4(out, sela, selb);
endmodule

综合的过程，就是把第一层的算法级的行为描述，经过第二层RTL级的行为描述的中间形式，自动转化为第三层门级的电路描述。

Verilog用于电路测试（信号描述）

描述测试信号的变化和测试过程的模块，也叫测试平台testbench，用于对上述的电路模块进行动态的全方位测试（行为/结构），从而进行调试或验证。

下面是一个例子：

include "muxtwo.v"  //子模块包含

module t;
    /*端口定义*/
    reg ain, bin, select;
    reg clock;
    wire outw;
    /*寄存器初始化*/
    initial
        begin
            ain = 0;
            bin = 0;
            select = 0;
            clock = 0;
        end
    /*定义测试信号*/
    always #50 clock = ~clock;//set clock
        
    always @(posedge clock)
        begin
            #1 ain = {$random}%2;//create random data stream
            #3 bin = {$random}%2;
        end
    
    always #10000 select = !select;//stop working by disable sl
    /*引用模块，创建实例进行测试*/  
    muxtwo m(.out(outw), .a(ain), .b(bin), .sl(select));
endmodule