Verilog HDL的程序結(jié)構(gòu)

　　首先我們不開始講Verilog HDL的語(yǔ)法，我們從Verilog HDL的程序結(jié)構(gòu)出發(fā)。相信大家都看過(guò)芯片吧，它有個(gè)名字，有個(gè)外殼，外殼向外伸出有引腳（BGA封裝的那種請(qǐng)不要亂攪和），然后芯片它可以實(shí)現(xiàn)一定的功能。

　　Ok，知道這些之后，我們就來(lái)看看Verilog HDL的描述數(shù)字電路的程序結(jié)構(gòu)吧。

　　在解釋結(jié)構(gòu)的時(shí)候，我拿芯片設(shè)計(jì)這個(gè)例子來(lái)打一個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确健?/p>

　　VerilogHDL程序的大致結(jié)構(gòu)就是這么一個(gè)形式，每一個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)都是一致的只不過(guò)語(yǔ)句之間存在一些差別，每一部分的具體描述將在后面進(jìn)行。

　　二、verilog程序結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單描述

　　OK，現(xiàn)在讓我們現(xiàn)在開始了解一下一些語(yǔ)法和注意事項(xiàng)（注意，我這里不會(huì)把語(yǔ)法講得很細(xì)很細(xì)，我主要是描述一些（我，或者初學(xué)者）易忘的，關(guān)鍵的語(yǔ)法和知識(shí)點(diǎn)），描述的順序不一定按照上面的各個(gè)部分喲，我們先描述一些VerilogHDL程序必須的。

　　首先是模塊說(shuō)明：

　　module 和 endmodule ，這兩個(gè)關(guān)鍵詞成對(duì)出現(xiàn)，一般的內(nèi)容都會(huì)囊括在這兩個(gè)兩個(gè)關(guān)鍵詞之間。一個(gè)verilog（.v）文件可以有多個(gè)module 。。.endmodule，但是為了方便管理，建議只實(shí)現(xiàn)一個(gè)。

　　此外無(wú)論是能夠綜合成電路的verilog程序還是只是仿真的程序，都需要以模塊的形式給出。

　　模塊名：

　?、倌K名的定義要符合標(biāo)識(shí)符的定義，至于什么是標(biāo)識(shí)符，以后會(huì)說(shuō)的。此外也要注意書寫的規(guī)范性。

　　端口說(shuō)明：

　?、俣丝诳梢员确匠尚酒妮斎胼斎牍苣_，它只有三種類型：輸入，輸出，雙向；

　?、诙丝谟幸恍└郊訉傩裕鐢?shù)據(jù)類型、符號(hào)特性、位寬等；input端口只能是線網(wǎng)類型，output可以是寄存器類型也可以是線網(wǎng)類型，inout也只能是線網(wǎng)類型。至于線網(wǎng)類型和寄存器類型，在以后的數(shù)據(jù)類型中會(huì)介紹。

　?、郛?dāng)端口是總線類型時(shí)，可以簡(jiǎn)單地理解為端口有多位時(shí)，對(duì)應(yīng)于同時(shí)描述芯片的多個(gè)管腳時(shí)，可以給端口加上位寬。即input wire ［M:N］ a;如果M》N，則為降序，a［M］為最高位，位寬為M-N+1位；如果M《N，則最高位位a［N］位，位寬位N-M+1位；

　?、芏丝诘膶傩月暶黜樞蚩梢允牵?/p>

　　端口的輸入輸出 數(shù)據(jù)類型 有無(wú)符號(hào) 位寬 端口名稱 ；

　　如：output reg signed ［7:0］ a;

　　注：數(shù)據(jù)類型沒有寫則默認(rèn)為wire 型，有無(wú)符號(hào)沒有寫默認(rèn)為無(wú)符號(hào)型；位寬沒有寫默認(rèn)為1bit 。

　　⑤當(dāng)書寫完端口聲明是，括號(hào)后面的‘;’千萬(wàn)不要忘記。

　　程序主體：

　　①前面我們提及到verilog的描述層次中有一個(gè)結(jié)構(gòu)化描述，結(jié)構(gòu)化的描述就是一點(diǎn)一點(diǎn)地例化（子模塊、單元門）來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)/設(shè)計(jì)的功能。程序的主體可以是只例化一些門單元，但是verilog的這種純結(jié)構(gòu)化方式的顯然是無(wú)法滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)要求的，因此純結(jié)構(gòu)化方式已經(jīng)被遺棄。

　　②程序的主體可以是行為描述，也就是通過(guò)一些verilog的行為語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求/功能。行為描述主要有：控制流描述，過(guò)程描述，塊語(yǔ)句，時(shí)序控制等。對(duì)于行為描述，有可綜合的，有不可綜合的，可綜合的行為描述語(yǔ)句/語(yǔ)法就可以認(rèn)為是RTL級(jí)描述時(shí)用到的，而不可綜合的行為描述語(yǔ)句/語(yǔ)法可以認(rèn)為是仿真/建模時(shí)用到的。

　?、巯旅娲蟾耪f(shuō)一下行為描述情況，也就是行為描述中無(wú)論是可綜合還是不可綜合都可以使用的情況，具體的可綜合和不可綜合的行為級(jí)描述語(yǔ)法在后面會(huì)描述。

　　控制流描述：以assign關(guān)鍵字開頭的語(yǔ)句描述稱為控制流描述，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的組合邏輯。

　　塊語(yǔ)句：包含在關(guān)鍵字begin.。.end 、fork 。。.join之間的語(yǔ)句稱為塊語(yǔ)句。

　　過(guò)程描述：由initial模塊、always模塊、function模塊、task模塊這四個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。

　　時(shí)序控制：延時(shí)控制、敏感信號(hào)控制語(yǔ)句等

　　④塊語(yǔ)句可以有一個(gè)名字，寫在begin/fork后面（如beign:adder_disc ），給它一個(gè)名字有什么好處呢？好處有兩個(gè)，一個(gè)是可以在塊內(nèi)部定義寄存器變量（注意哦，只能寄存器變量，這個(gè)寄存器變量在塊內(nèi)部使用），另外一個(gè)就是可以用disable這個(gè)關(guān)鍵字來(lái)中斷語(yǔ)句塊的執(zhí)行（具體怎么弄，請(qǐng)參看其他書籍，這里不詳述）

　?、輇egin.。.end內(nèi)的語(yǔ)句是串行的，這是從語(yǔ)法的結(jié)果上講的，但是它是可以綜合的，綜合出來(lái)的實(shí)際電路是并行的，也就是實(shí)際電路中，各條語(yǔ)句之間并不全是串行的，這里需要建立一個(gè)概念，方便講解以后的阻塞賦值和非阻塞賦值。而fork.。.join 內(nèi)的語(yǔ)句是同時(shí)進(jìn)行的，然而這是不可綜合的。

　?、抟粋€(gè)程序的主體中可以有多個(gè)initial模塊、always模塊、function模塊、task模塊。Function模塊和task模塊以后介紹。多個(gè)Initial模塊、always模塊之間是并行的，但是initial只執(zhí)行一次，而always是反復(fù)執(zhí)行。

　　initial一般是不可綜合的，用在仿真當(dāng)中；在進(jìn)行仿真時(shí)，通常被用來(lái)描述測(cè)試模塊的初始化、監(jiān)視、波形生成等功能。

　　always用在可綜合的描述當(dāng)中，一般情況下由敏感列表觸發(fā)（至于什么是敏感列表，敏感列表怎么用，請(qǐng)參考其他書籍，我后面也會(huì)做一些記載），也就是用在描述RTL級(jí)的描述當(dāng)中，通常被用來(lái)對(duì)硬件的功能進(jìn)行描述，可以實(shí)現(xiàn)組合邏輯和實(shí)現(xiàn)邏輯的功能。

　　上面沒有給出initial格式和always格式只是提了一下簡(jiǎn)單應(yīng)用。

　?、叱绦虻闹黧w大多可以由結(jié)構(gòu)描述和行為描述構(gòu)成

　　模塊的例化：

　?、倌K的例化主要是為實(shí)現(xiàn)總體的功能，比如說(shuō)我要設(shè)計(jì)一塊芯片，這個(gè)芯片的某個(gè)功能可以有某個(gè)芯片來(lái)完成，那我就可以調(diào)用這個(gè)芯片，例化就是調(diào)用這么一個(gè)概念。

　?、诶梢允褂梦恢糜成?，也可使用名稱映射，由于位置映射可讀性太差，容易出錯(cuò)，所有建議使用名稱映射。下面是名稱映射的格式：

　　被調(diào)用（例化）的模塊名字 自定義的例化模塊名（

　　被調(diào)用（例化）模塊的端口名 　?。ū灸K中的線網(wǎng)變量名），

　　被調(diào)用（例化）模塊的端口名 　?。ū灸K中的線網(wǎng)變量名）

　　③懸空處理：

　　在模塊例化時(shí)，如果被例化的模塊輸入管腳懸空，則該輸入為高阻Z，相當(dāng)于與外界隔絕，但是實(shí)際電路中。。。

　　如果將輸出管腳懸空，則該輸出管腳將被廢棄掉。

　?、懿煌丝谖粚捥幚?/p>

　　當(dāng)模塊例化端口和被例化的端口位寬不同時(shí)，端口通過(guò)無(wú)符號(hào)數(shù)的右對(duì)齊截?cái)喾绞竭M(jìn)行匹配。舉個(gè)例子說(shuō)：

　　參數(shù)定義與映射：

　?、賲?shù)定義就是parameter 那一部分了，也就是可以用一個(gè)標(biāo)識(shí)符表示一個(gè)固定的參數(shù)，當(dāng)然`define這種宏定義也可以實(shí)現(xiàn)這種功能，這樣子提高程序的可維護(hù)性和可讀性。

　　使用`define時(shí)語(yǔ)法為：`define A 2‘b10 或者`define A 2.

　　一般把`define宏定義語(yǔ)句放在模塊最前面，并且要注意，無(wú)論是在子模塊還是頂層模塊中，A 的值都代表2（調(diào)用時(shí)為 `A）（全局參數(shù)）。

　　使用parameter定義的語(yǔ)法為 parameter A = 2或者parameter A= 2’d2；

　　一般放在模塊名字和模塊端口列表之間：模塊名 #（parameter A = XX，。。。。。）（端口列表）;使用parameter定義的參數(shù)只在當(dāng)前模塊中有用（局部參數(shù)）

　　localparam定義時(shí)，上層模塊不能調(diào)用傳遞參數(shù)。

　?、趨?shù)傳遞：

　　參數(shù)傳遞就是在編譯或者仿真的時(shí)候，進(jìn)行維護(hù)時(shí)，對(duì)參數(shù)空閑重新復(fù)制而更改其值。傳遞的參數(shù)是子模塊中定義的parameter，傳遞的方法有兩種：

　?。?）使用’#’符號(hào)：在同一模塊中使用’#’符號(hào)，參數(shù)賦值順序必須與原始模塊定義的順序相同，并不是一定要給所以的參數(shù)賦值，但是不允許跳過(guò)任何一個(gè)參數(shù)，即使是保持不變的值也要寫在相應(yīng)的位置。說(shuō)了這么一大坨，還是舉個(gè)例子吧：

　　這樣子，A_WITH就是x1，B_WITH不改變，但是要寫在相應(yīng)的位置。

　　（2）使用defparam關(guān)鍵字

　　直接上格式：

　　veriloghdl的關(guān)鍵字