Verilog HDL简介

Verilog是Verilog HDL的简称,Verilog HDL是一种硬件描述语言(HDL:Hardware Description Language),硬件描述语言是电子系统硬件行为描述、结构描述、数据流描述的语言。利用这种语言,数字电路系统的设计可以从顶层到底层(从抽象到具体)逐层描述自己的设计思想,用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。然后,利用电子设计自动化(EDA)工具,逐层进行仿真验证,再把其中需要变为实际电路的模块组合,经过自动综合工具转换到门级电路网表。接下去,再用专用集成电路 ASIC 或现场可编程门阵列FPGA自动布局布线工具,把网表转换为要实现的具体电路布线结构。在FPGA的设计中,我们有多种设计方式,如绘制原理图、编写描述语言代码等。早期的工程师对原理图的设计方式情有独钟,这种输入方式能够很直观的看出电路的结构并快速理解电路。随着逻辑规模的不断攀升,逻辑电路也越来越复杂,这种输入方式就会显得力不从心,应付简单的逻辑电路还算实用,应付起复杂的逻辑电路就不行了。因此取而代之的便是编写描述语言代码的方式,现今的绝大多数设计都是采用代码来完成的。

1. 基础概念

2. 重要概念

3. Verilog关键字

4. 可综合语句

要保证Verilog HDL赋值语句的可综合性,在建模时应注意以下要点:

  1. 不使用initial。
  2. 不使用#10。
  3. 不使用循环次数不确定的循环语句,如forever、while等。
  4. 不使用用户自定义原语(UDP元件)。
  5. 尽量使用同步方式设计电路。
  6. 除非是关键路径的设计,一般不采用调用门级元件来描述设计的方法,建议采用行为语句来完成设计。
  7. 用always过程块描述组合逻辑,应在敏感信号列表中列出所有的输入信号。
  8. 所有的内部寄存器都应该能够被复位,在使用FPGA实现设计时,应尽量使用器件的全局复位端作为系统总的复位。
  9. 对时序逻辑描述和建模,应尽量使用非阻塞赋值方式。对组合逻辑描述和建模,既可以用阻塞赋值,也可以用非阻塞赋值。但在同一个过程块中,最好不要同时用阻塞赋值和非阻塞赋值。
  10. 不能在一个以上的always过程块中对同一个变量赋值。而对同一个赋值对象不能既使用阻塞式赋值,又使用非阻塞式赋值。
  11. 如果不打算把变量推导成锁存器,那么必须在if语句或case语句的所有条件分支中都对变量明确地赋值。
  12. 避免混合使用上升沿和下降沿触发的触发器。
  13. 同一个变量的赋值不能受多个时钟控制,也不能受两种不同的时钟条件(或者不同的时钟沿)控制。
  14. 避免在case语句的分支项中使用x值或z值。

5. 不可综合语句

  1. initial
    只能在test bench中使用,不能综合。
  2. events
    event在同步test bench时更有用,不能综合。
  3. real
    不支持real数据类型的综合。
  4. time
    不支持time数据类型的综合。
  5. force 和release
    不支持force和release的综合。
  6. assign 和deassign
    不支持对reg 数据类型的assign或deassign进行综合,支持对wire数据类型的assign或deassign进行综合。
  7. fork join
    不可综合,可以使用非块语句达到同样的效果。
  8. primitives
    支持门级原语的综合,不支持非门级原语的综合。
  9. table
    不支持UDP 和table的综合。
  10. 敏感列表里同时带有posedge和negedge
    如:always @(posedge clk or negedgeclk) begin…end 这个always块不可综合。
  11. 同一个reg变量被多个always块驱动
  12. 延时
    以#开头的延时不可综合成硬件电路延时,综合工具会忽略所有延时代码,但不会报错。如:a=#10 b; 这里的#10是用于仿真时的延时,在综合的时候综合工具会忽略它。也就是说,在综合的时候上式等同于a=b;
  13. 与X、Z的比较
    可能会有人喜欢在条件表达式中把数据和X(或Z)进行比较,殊不知这是不可综合的,综合工具同样会忽略。所以要确保信号只有两个状态:0或1。

6. 参考文档