实验四：基于System-Verilog的FPGA设计与仿真_system verilog仿真如何编写-优快云博客

实验四：基于System-Verilog的FPGA设计与仿真

实验目的：

学习和掌握System Verilog基本语法，在DE2-115开发板上重新设计之前做过的Verilog练习，如流水灯、全加器或者VGA显示、超声波测距等，并完成 testbench 仿真。

什么是system Verilog：

SystemVerilog是IEEE官方语言标准的较新名称，它取代了原来的Verilog名称。Verilog HDL语言最初是于1 9 8 3年由Gateway Design Automation 公司为其模拟器产品开发的硬件建模语言。那时它只是一种专用语言。专有的Verilog HDL于1989年逐渐向公众开放，并于1995年由IEEE标准化为国际标准，即IEEE Std 1364-1995TM（通常称为“Verilog-95”）。IEEE于2001年将Verilog标准更新为1364-2001 TM标准，称为“Verilog-2001”。Verilog名称下的最后一个官方版本是IEEE Std 1364-2005TM。同年，IEEE发布了一系列对Verilog HDL的增强功能。这些增强功能最初以不同的标准编号和名称记录，即IEEE Std 1800-2005TM SystemVerilog标准。2009年，IEEE终止了IEEE-1364标准，并将Verilog-2005合并到SystemVerilog标准中，标准编号为IEEE Std 1800-2009TM标准。2012年增加了其他设计和验证增强功能，如IEEE标准1800-2012TM标准，称为SystemVerilog-2012。在撰写本书时，IEEE已接近完成拟定的IEEE标准1800-2017TM或SystemVerilog-2017。本版本仅修正了2012版标准中的勘误表，并增加了对语言语法和语义规则的澄清。

实验内容：

流水灯Verilog代码：

module led_chaser(
    input wire clk,
    input wire rst,
    output reg [7:0] leds
);

always @(posedge clk or posedge rst) begin
    if (rst) begin
        leds <= 8'b00000001;
    end else begin
        leds <= {leds[6:0], leds[7]};
    end
end

endmodule

System Verilog改写：

module led_chaser(
    input logic clk,
    input logic rst,
    output logic [7:0] leds
);

always_ff @(posedge clk or posedge rst) begin
    if (rst) begin
        leds <= 8'b00000001;
    end else begin
        leds <= {leds[6:0], leds[7]};
    end
end

endmodule

Testbench

module tb_led_chaser;
    logic clk;
    logic rst;
    logic [7:0] leds;

    led_chaser uut (
        .clk(clk),
        .rst(rst),
        .leds(leds)
    );

    initial begin
        clk = 0;
        forever #5 clk = ~clk;
    end

    initial begin
        rst = 1;
        #10;
        rst = 0;
        #100;
        $stop;
    end
endmodule

全加器Verilog代码：

module full_adder (
    input wire a,
    input wire b,
    input wire cin,
    output wire sum,
    output wire cout
);

assign {cout, sum} = a + b + cin;

endmodule

System Verilog代码改写：

module full_adder (
    input logic a,
    input logic b,
    input logic cin,
    output logic sum,
    output logic cout
);

assign {cout, sum} = a + b + cin;

endmodule

Testbench

module tb_full_adder;
    logic a, b, cin;
    logic sum, cout;

    full_adder uut (
        .a(a),
        .b(b),
        .cin(cin),
        .sum(sum),
        .cout(cout)
    );

    initial begin
        a = 0; b = 0; cin = 0;
        #10; a = 0; b = 1; cin = 0;
        #10; a = 1; b = 0; cin = 0;
        #10; a = 1; b = 1; cin = 0;
        #10; a = 0; b = 0; cin = 1;
        #10; a = 0; b = 1; cin = 1;
        #10; a = 1; b = 0; cin = 1;
        #10; a = 1; b = 1; cin = 1;
        #10; $stop;
    end
endmodule

VGA 显示Verilog代码：

module vga_controller (
    input wire clk,
    input wire rst,
    output wire hsync,
    output wire vsync,
    output wire [3:0] r,
    output wire [3:0] g,
    output wire [3:0] b
);

// Implementation of VGA controller here

endmodule

System Verilog代码改写：

module vga_controller (
    input logic clk,
    input logic rst,
    output logic hsync,
    output logic vsync,
    output logic [3:0] r,
    output logic [3:0] g,
    output logic [3:0] b
);

// Implementation of VGA controller here

endmodule

Testbench

module tb_vga_controller;
    logic clk;
    logic rst;
    logic hsync, vsync;
    logic [3:0] r, g, b;

    vga_controller uut (
        .clk(clk),
        .rst(rst),
        .hsync(hsync),
        .vsync(vsync),
        .r(r),
        .g(g),
        .b(b)
    );

    initial begin
        clk = 0;
        forever #5 clk = ~clk;
    end

    initial begin
        rst = 1;
        #10;
        rst = 0;
        #1000;
        $stop;
    end
endmodule

超声波测距Verilog代码：

module ultrasonic_distance (
    input wire clk,
    input wire rst,
    input wire echo,
    output wire trig,
    output wire [15:0] distance
);

// Implementation of ultrasonic distance measurement here

endmodule

System Verilog代码改写：

module ultrasonic_distance (
    input logic clk,
    input logic rst,
    input logic echo,
    output logic trig,
    output logic [15:0] distance
);

// Implementation of ultrasonic distance measurement here

endmodule

Testbench：

module tb_ultrasonic_distance;
    logic clk;
    logic rst;
    logic echo;
    logic trig;
    logic [15:0] distance;

    ultrasonic_distance uut (
        .clk(clk),
        .rst(rst),
        .echo(echo),
        .trig(trig),
        .distance(distance)
    );

    initial begin
        clk = 0;
        forever #5 clk = ~clk;
    end

    initial begin
        rst = 1;
        #10;
        rst = 0;
        #2000;
        $stop;
    end
endmodule