数字电路里面有什么元素需要被描述?

初识Verilog描述-1

“ Verilog不同于C，Python,JAVA等软件语言，Verilog是以数字电路知识为背景支撑，以对数字电路系统进行描述的一门语言。因此用Verilog描述数字电路，必须要有数字电路知识为背景支撑。否则描述出来的电路性能将会很差。本篇我们先了解一下最基本的Verilog对数字电路描述的方法与代码风格，具体语法细节在这不做过多解释。”

在了解Verilog基本构成之前，先要了解数字电路里面有什么元素需要被描述。

如下图所示，为一个实例电路外部原理图：

从外部看一个电路需要描述的元素如下：

电路名字

输入端口以及位宽    

输出端口以及位宽

端口描述有两种方式。

以上图为例：

（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                         

);      

下图为其内部电路结构：

电路内部需要描述元素有：

信号的类型：reg型（所有在always电路里面将要做改变的信号），wire型（电路信号连线）

如上例电路：输入信号本来就为电路信号连线，且在端口声明中已经声明，无需再做wire 声明。

输出信号data_out是寄存器的输出，因此声明为: reg[8:0] data_out;

节点信号add_out(对应电路上的OUT)，为加法器的输出。如果加法器是用always块实现的，如下：

always @( * ) begin 

add_out = a+b;    

end                 

则声明为reg型： reg[8:0]  add_out;

如果加法器是用assign语句实现的，如下：

assign add_out = a+b; 

则声明为wire型： wire[8:0] add_out;

注意：所有声明必须带上位宽，否则系统工具将其默认为单位宽，如上信号add_out为9位宽，因此声明为 reg [8:0]  add_out;

组合逻辑电路： 可以利用 assign 或者 always @(*)  语句描述。一般复杂的组合逻辑电路利用 always @(*)语句块描述。如上加法器的实现既可以用always语句实现，也可以利用assign语句实现。

寄存器（有如下几种常用的不同的寄存器模型）:

(1) 时钟信号上升沿驱动，复位信号低电平有效，与时钟异步复位：

always @( posedge clk or negedge rst_n ) begin

if( !rst_n )

data_out <= 8h00;

else 

data_out <= data_in;

end

(2) 时钟信号上升沿驱动，复位信号高电平有效，与时钟异步复位:

always @( posedge clk or posedge rst ) begin

if( rst )

data_out <= 8h00;

else 

data_out <= data_in;

end

(3) 时钟信号下降沿驱动，复位信号高电平有效，与时钟同步复位：

always @( negedge clk ) begin

if( rst_n )

data_out <= 8h00;

else 

data_out <= data_in;

end

(4) 时钟信号上升沿驱动，复位信号低电平有效，与时钟同步复位，并且带有高电平使能信号：

always @( posedge clk ) begin

if( !rst_n )

data_out <= 8h00;

else  if( enable )

data_out <= data_in;

else

data_out <= data_out;

end

给出两种完整的描述方式，大家自行体会,电路功能为带寄存器输出的8位无符号数加法器：

（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：这里只是带着大家从电路入手，宏观的了解一下Verilog描述数字电路的结构与注意事项，具体语法可自行学习。