对C语言编程者的Verilog开发指南实例

文章摘要：清单2：实现带异步复位功能8位宽寄存器的Verilog编写模块。module simple_register(in, out, clr_n, clk, a);//端口声明inputinputinput [7:0]inputoutput [7:0]clr_n;clk;in;a;out;//信号声明reg [7:0]wireout;a;//实现带异步清除的寄存器always @(posedge clk or negedge clr_n)beginif (clr_n==0) // could also be written if (!clr_n)out<=0;elseout<=in;en

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　　清单2：实现带异步复位功能8位宽寄存器的Verilog编写模块。

　　module simple_register(in, out, clr_n, clk, a);

　　//端口声明

　　input

　　input

　　input [7:0]

　　input

　　output [7:0]

　　clr_n;

　　clk;

　　in;

　　a;

　　out;

　　//信号声明

　　reg [7:0]

　　wire

　　out;

　　a;

　　//实现带异步清除的寄存器

　　always @(posedge clk or negedge clr_n)

　　begin

　　if (clr_n==0) // could also be written if (!clr_n)

　　out<=0;

　　else

　　out<=in;

　　end

　　//连续赋值

　　assign a=!out[0];

　　endmodule

　　粗略地看Verilog与C语言有许多相似之处。分号用于结束每个语句，注释符也是相同的(/* ... */和// 都是熟悉的)，运算符“＝＝”也用来测试相等性。Verilog的if..then..else语法与C语言的也非常相似，只是Verilog用关键字 begin和end代替了C的大括号。事实上，关键字begin和end对于单语句块来说是可有可无的，就与C中的大括号用法一样。Verilog和C都对大小写敏感。

　　当然，硬件和软件的一个重要区别是它们的“运行”方式。硬件设计中用到的许多单元都是并行工作的。一旦设备电源开启，硬件的每个单元就会一直处于运行状态。虽然根据具体的控制逻辑和数据输入，设备的一些单元可能不会改变它们的输出信号，但它们还是一直在“运行”中。

　　相反，在同一时刻整个软件设计中只有一小部分(即使是多软件任务也只有一个任务)在执行。如果只有一个处理器，同一时间点只能有一条指令在执行。软件的其它部分可以被认为处于休眠状态，这与硬件有很大的不同。变量可能以一个有效值而存在，但大多数时间里它们都不在使用状态。

　　软硬件的不同行为会直接导致硬件和软件代码编程方式的不同。软件是串行执行的，每一行代码的执行都要等到前一行代码执行完毕后才能进行(中断的非线性或操作系统的命令除外)。

　　//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

　　一个Verilog模块的开头是关键字module，紧跟其后的是模块名称和端口列表，端口列表列出了该模块用到的所有输入输出名称。接下来是端口声明部分。注意：所有的输入输出既出现在模块第一行的端口列表中，也会出现在端口声明(declaration)部分中。

　　在Verilog中有二种类型的内部信号用得比较多，它们是reg和wire。它们具有不同的功能。所有端口都有一个名称相同且声明为wire的信号。因此连线line被声明为wire不是必要的。reg会保持上次的赋值，因此不需要每次都进行驱动。wire型信号用于异步逻辑，有时也用来连接信号。因为 reg可以保持上次的值，因此输入不能被声明为reg类型。在Verilog模块中可以在任何时候异步地将输入改变为任何事件。reg和wire的主要区别是，reg类型的信号只能在过程块(后面会谈到)中赋值，而wire类型的信号只能在过程块外赋值。这两种信号类型都可以出现在过程块内部和外部的赋值运算符右边。

　　使用关键字reg并不一定意味着编译器会创建一个寄存器，理解这一点是非常重要的。清单2的代码中有一个reg类型8位宽的内部信号out。该模块使用寄存器源于always模块(过程块的一种)的编程方式。值得注意的是，信号a是一个wire类型，因此只能在连续赋值(continuous assignment)语句中赋值，而reg类型的out信号只能在always块中赋值。

　　always块是过程块的一种，仅在某种变化发生时用于更新信号。always语句圆括号里的表达式组被称为敏感列表，格式是：(表达式or表达式…)

　　只要敏感列表中的任何一个表达式值为真，always块中的代码就会被执行。Verilog中用于上升沿和下降沿的关键字分别是posedge和 negedge。这二个关键字经常被用于敏感列表。在本例中，如果clk信号的上升沿或clr_n的下降沿信号发生时，always块内部的语句就会被执行。

　　为了用好寄存器，输出必须在时钟的上升沿得到更新(下降沿也可以，但上升沿更常见些)。增加negedge clr_n会使寄存器在clr_n信号的下降沿复位。但并不是所有的敏感列表都会包含关键字posedge或negedge，因此在实际硬件中并不总是存在真实的寄存器。

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