通過(guò)硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL對(duì)二十進(jìn)制編碼器的描述，介紹Verilog HDL程序的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。

二十進(jìn)制編碼器及Verilog HDL描述

二十進(jìn)制編碼器是數(shù)字電路中常用的電路單元，它的輸入是代表0~9這10個(gè)輸入端的狀態(tài)信息。輸入信號(hào)為高電平時(shí)，輸出相應(yīng)的BCD碼，因此也稱(chēng)為10線(xiàn)4線(xiàn)編碼器。其功能表及電路符號(hào)如圖3-1所示。

圖3-1　二十進(jìn)制編碼器

【例3-1】利用Verilog HDL對(duì)二十進(jìn)制編碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)。

Verilog HDL程序的基本構(gòu)成

從例3-1可以看出，一個(gè)完整的Verilog HDL程序由3個(gè)基本部分構(gòu)成，分別是：模塊端口定義部分、信號(hào)類(lèi)型說(shuō)明部分和邏輯功能描述語(yǔ)句部分。其結(jié)構(gòu)圖如3-2所示。

圖3-2　Verilog HDL程序基本結(jié)構(gòu)

模塊端口定義部分

對(duì)于硬件描述語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，一個(gè)程序代表了一個(gè)具有某種邏輯功能的電路，模塊端口定義部分描述了該電路的接口部分的信息，即輸入輸出信號(hào)的信息。

模塊端口定義部分的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)如下：

module模塊名(端口信號(hào)1，端口信號(hào)2，端口信號(hào)3，端口信號(hào)4，……);

input[width：0]端口信號(hào)1，端口信號(hào)3，……;

output[width：0]端口信號(hào)2，端口信號(hào)4，……;

程序以關(guān)鍵詞module引導(dǎo)，模塊名是設(shè)計(jì)者對(duì)于設(shè)計(jì)的電路所取的名字，在模塊端口定義的第1行列出了所有進(jìn)出該電路模塊的端口信號(hào)，在第2行和第3行中定義了各端口信號(hào)流動(dòng)方向。流動(dòng)方向包括輸入(input)、輸出(output)和雙向(inout)，[width：0]表示信號(hào)的位寬，如果位寬沒(méi)有特別說(shuō)明，則系統(tǒng)默認(rèn)為1位寬度。

【例3-2】模塊端口定義舉例。

信號(hào)類(lèi)型說(shuō)明部分

在Verilog HDL語(yǔ)法中，信號(hào)共有兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型，分別為：網(wǎng)線(xiàn)類(lèi)型(net型)和寄存器類(lèi)型(register型)。在信號(hào)類(lèi)型說(shuō)明部分除了要對(duì)輸入/輸出端口的信號(hào)類(lèi)型進(jìn)行說(shuō)明之外，還要對(duì)程序中定義的中間量的數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行說(shuō)明。

信號(hào)類(lèi)型說(shuō)明部分的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)如下：

wire[width：0]信號(hào)1，信號(hào)2，……;

reg[width：0]信號(hào)3，信號(hào)4，……;

【例3-3】信號(hào)類(lèi)型說(shuō)明舉例。

邏輯功能描述語(yǔ)句部分

邏輯功能描述語(yǔ)句部分對(duì)輸入/輸出信號(hào)之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行了描述，是Verilog HDL程序設(shè)計(jì)中最主要的部分，在電路上相當(dāng)于器件的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。在Verilog HDL語(yǔ)言中，常用的邏輯功能描述語(yǔ)句可以分為以下3種：

例化語(yǔ)句：調(diào)用已進(jìn)行元件化封裝的程序。這種語(yǔ)句常應(yīng)用于層次化設(shè)計(jì)的頂層文件設(shè)計(jì)中。

【例3-4】例化語(yǔ)句舉例。

該語(yǔ)句分別調(diào)用了一個(gè)非門(mén)和與門(mén)電路模塊。

連續(xù)賦值語(yǔ)句：描述信號(hào)之間簡(jiǎn)單的賦值關(guān)系。在連續(xù)賦值語(yǔ)句中，右邊表達(dá)式使用的操作數(shù)無(wú)論何時(shí)發(fā)生變化，右邊表達(dá)式都重新計(jì)算。這類(lèi)描述通常以關(guān)鍵詞assign引導(dǎo)。

【例3-5】連續(xù)賦值語(yǔ)句舉例。

該語(yǔ)句描述了輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的賦值關(guān)系。

過(guò)程語(yǔ)句：以關(guān)鍵詞always、initial等關(guān)鍵詞引導(dǎo)的語(yǔ)句，描述了一定條件下信號(hào)之間的賦值關(guān)系。這種變量數(shù)據(jù)被賦值后，其值保持不變，直到下一次條件具備時(shí)對(duì)它們重新賦值。

【例3-6】過(guò)程語(yǔ)句舉例。

與連續(xù)賦值語(yǔ)句一樣，always和initial也描述了輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的賦值關(guān)系，但是這種賦值往往是一種比較復(fù)雜的條件賦值，例如，例3-6就用了if……else語(yǔ)句描述了輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的條件關(guān)系。