Verilog硬件描述语言门级和数据流建模.ppt
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1、西安邮电大学微电子系,第三章 门级和数据流建模,前言,Verilog模型可以是实际电路不同级别的抽象。这些抽象的级别和它们对应的模型类型共有以下五种: 系统级(system) 算法级(algorithmic) RTL级(RegisterTransferLevel): 门级(gate-level): 开关级(switch-level),对于数字系统的逻辑设计工程师而言,熟练地掌握门级、RTL级、算法级、系统级是非常重要的。而对于电路基本部件(如门、缓冲器、驱动器等)库的设计者而言,则需要掌握用户自定义源语元件(UDP)和开关级的描述。 本章我们将通过实际的Verilog HDL模块的设计来学习如
2、何从门级抽象的角度来设计数字电路。,3.1 门级结构描述,门级建模:电路是用表示门的术语来描述的。 一个逻辑网络是由许多逻辑门和开关所组成,因此用逻辑门的模型来描述逻辑网络是比较直观方法。Verilog HDL提供预定义的一些门类型的关键字(原语),可以用于门级结构建模。 1. 与非门、或门和反向器等及其说明语法 Verilog HDL中有关门类型的关键字共有26个之多,我们只介绍最基本的八个。有关其它的门类型关键字,读者可以通过翻阅Verilog HDL语言参考书,在设计的实践中逐步掌握。,下面列出了八个基本的门类型(GATETYPE)关键字和它们所表示的门的类型: and 与门 nand
3、与非门 nor 或非门 or 或门 xor 异或门 xnor 异或非门 buf 缓冲器 not 非门 门的说明语法可以用标准的声明语句格式和一个简单的实例引用加以说明。,门声明语句的格式如下: ,; 门的类型是门声明语句所必需的,它可以是Verilog HDL语法规定的26种门类型中的任意一种。驱动能力和延时是可选项,可根据不同的情况选不同的值或不选。在verilog中通过“实例引用”这些逻辑门来构造电路。具体的例子: nand #10 nd1(a,data,clock,clear); 这说明在模块中引用了一个名为nd1的与非门(nand),输入为data、clock和clear,输出为a,输
4、出与输入的延时为10个单位时间。,2. 门级结构描述实例: D触发器: 下例是用Verilog HDL语言描述的D型主从触发器模块,module flop(data,clock,clear,q,qb); input data,clock,clear; output q,qb; nand nd1(a,data,clock,clear), nd2(b,ndata,clock), nd4(d,c,b,clear), nd5(e,c,nclock), nd6(f,d,nclock), nd8(qb,q,f,clear); nand nd3(c,a,d), nd7(q,e,qb); not iv1(nd
5、ata,data), iv2(nclock,clock); endmodule,门级多路选择器:,module twomux (out, a, b, sl); input a, b, sl; output out; not u1 (nsl, sl ); and u2 (sela, a, nsl); and u3 (selb, b, sl); or u4 (out, sela, selb); endmodule,超前进位加法器,和及进位输出方程: 若定义:,则: 推出,3.2数据流建模,门级建模非常直观。但是如果电路功能比较复杂,使用门级描述不但繁琐而且容易出错。需要设计者从更高的抽象层次进行电
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