數(shù)字電路里面有什么元素需要被描述?

初識Verilog描述-1

“Verilog不同于C，Python,JAVA等軟件語言，Verilog是以數(shù)字電路知識為背景支撐，以對數(shù)字電路系統(tǒng)進(jìn)行描述的一門語言。因此用Verilog描述數(shù)字電路，必須要有數(shù)字電路知識為背景支撐。否則描述出來的電路性能將會(huì)很差。本篇我們先了解一下最基本的Verilog對數(shù)字電路描述的方法與代碼風(fēng)格，具體語法細(xì)節(jié)在這不做過多解釋?！?/p>

在了解Verilog基本構(gòu)成之前，先要了解數(shù)字電路里面有什么元素需要被描述。

如下圖所示，為一個(gè)實(shí)例電路外部原理圖：

從外部看一個(gè)電路需要描述的元素如下：

電路名字

輸入端口以及位寬

輸出端口以及位寬

端口描述有兩種方式。

以上圖為例：

（1）

module share_1(

clk,

rst_n,

a,

b,

data_out

);

input clk;

input rst_n;

input[7:0] a;

input[7:0] b;

output[8:0] data_out;

（2）

module share_1(

input clk,

input rst_n,

input [7:0] a,

input [7:0] b,

output [8:0] data_out

);

下圖為其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)：

電路內(nèi)部需要描述元素有：

信號的類型：reg型（所有在always電路里面將要做改變的信號），wire型（電路信號連線）

如上例電路：輸入信號本來就為電路信號連線，且在端口聲明中已經(jīng)聲明，無需再做wire 聲明。

輸出信號data_out是寄存器的輸出，因此聲明為: reg[8:0] data_out;

節(jié)點(diǎn)信號add_out(對應(yīng)電路上的OUT)，為加法器的輸出。如果加法器是用always塊實(shí)現(xiàn)的，如下：

always @( * ) begin

add_out = a+b;

end

則聲明為reg型： reg[8:0] add_out;

如果加法器是用assign語句實(shí)現(xiàn)的，如下：

assign add_out = a+b;

則聲明為wire型： wire[8:0] add_out;

注意：所有聲明必須帶上位寬，否則系統(tǒng)工具將其默認(rèn)為單位寬，如上信號add_out為9位寬，因此聲明為 reg [8:0] add_out;

組合邏輯電路： 可以利用 assign 或者 always @(*) 語句描述。一般復(fù)雜的組合邏輯電路利用 always @(*)語句塊描述。如上加法器的實(shí)現(xiàn)既可以用always語句實(shí)現(xiàn)，也可以利用assign語句實(shí)現(xiàn)。

寄存器（有如下幾種常用的不同的寄存器模型）:

(1) 時(shí)鐘信號上升沿驅(qū)動(dòng)，復(fù)位信號低電平有效，與時(shí)鐘異步復(fù)位：

always @( posedge clk or negedge rst_n ) begin

if( !rst_n )

data_out <= 8h00;

else

data_out <= data_in;

end

(2)時(shí)鐘信號上升沿驅(qū)動(dòng)，復(fù)位信號高電平有效，與時(shí)鐘異步復(fù)位:

always @( posedge clk or posedge rst ) begin

if( rst )

data_out <= 8h00;

else

data_out <= data_in;

end

(3) 時(shí)鐘信號下降沿驅(qū)動(dòng)，復(fù)位信號高電平有效，與時(shí)鐘同步復(fù)位：

always @( negedge clk ) begin

if( rst_n )

data_out <= 8h00;

else

data_out <= data_in;

end

(4)時(shí)鐘信號上升沿驅(qū)動(dòng)，復(fù)位信號低電平有效，與時(shí)鐘同步復(fù)位，并且?guī)в懈唠娖绞鼓苄盘枺?/p>

always @( posedge clk ) begin

if( !rst_n )

data_out <= 8h00;

else if( enable )

data_out <= data_in;

else

data_out <= data_out;

end

給出兩種完整的描述方式，大家自行體會(huì),電路功能為帶寄存器輸出的8位無符號數(shù)加法器：

（1）

module share_1(

clk,

rst_n,

a,

b,

data_out

);

input clk;

input rst_n;

input[7:0] a;

input[7:0] b;

output[8:0] data_out;

reg[8:0] data_out;

wire[8:0] add_out;

assign add_out = a+b;

always @( posedge clk or negedge rst_n ) begin

if( !rst_n )

data_out <= 9h00;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

else

data_out <= add_out;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

end

endmodule

（2）

module share_1(

input clk,

input rst_n,

input [7:0] a,

input [7:0] b,

output [8:0] data_out

);

reg[8:0] data_out ;

reg[8:0] add_out;

always @( * ) begin

add_out = a+b;

end

always @( posedge clk or negedge rst_n ) begin

if( !rst_n )

data_out <= 9h00;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

else

data_out <= add_out;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

end

endmodule

注：這里只是帶著大家從電路入手，宏觀的了解一下Verilog描述數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)與注意事項(xiàng)，具體語法可自行學(xué)習(xí)。