Verilog HDL程序設計教程

第1章 EDA技術(shù)綜述 1
本章內(nèi)容簡介 1
1.1 引言 1
1.2 EDA技術(shù)及其發(fā)展 2
1.3 設計方法與設計技術(shù) 3
1.3.1 Top-down設計 3
1.3.2 Bottom-up設計 5
1.3.3 IP復用技術(shù)與SOC 5
1.4 EDA設計的實現(xiàn) 6
1.5 硬件描述語言 7
思考與練習 9
第2章 EDA設計軟件與設計流程 10
本章內(nèi)容簡介 10
2.1 EDA軟件工具概述 10
2.1.1 集成的CPLD/FPGA開發(fā)工具 10
2.1.2 輸入工具（Design Input Tools） 11
2.1.3 邏輯綜合工具（Synthesis Tools） 12
2.1.4 仿真工具（Simulation Tools） 12
2.1.5 IC版圖工具 13
2.1.6 其他EDA工具 14
2.2 EDA設計的流程 14
2.2.1 輸入（Design Input） 14
2.2.2 綜合（Synthesis） 15
2.2.3 適配（Fitter） 16
2.2.4 仿真（Simulation） 16
2.2.5 編程（Program） 17
思考與練習 17
第3章 Verilog HDL設計初步 18
本章內(nèi)容簡介 18
3.1 Verilog語言的歷史及與C語言的比較 18
3.2 完整的Verilog HDL設計 20
3.2.1 4位全加器和4位計數(shù)器 20
3.2.2 綜合 21
3.2.3 仿真 22
3.3 Verilog模塊基本結(jié)構(gòu)剖析 27
3.3.1 Verilog模塊的結(jié)構(gòu) 27
3.3.2 邏輯功能定義 29
思考與練習 30
第4章 Verilog HDL語言要素 32
本章內(nèi)容簡介 32
4.1 詞法 32
4.1.1 空白符和注釋 32
4.1.2 數(shù)字與字符串（Numbers & Strings） 33
4.1.3 標識符（Identifiers） 35
4.1.4 運算符（Operators） 36
4.1.5 關(guān)鍵字（Keywords） 36
4.2 數(shù)據(jù)類型 36
4.2.1 連線型（Net Type） 36
4.2.2 寄存器型（Register Type） 38
4.2.3 parameter 38
4.3 寄存器和存儲器 39
4.3.1 寄存器 39
4.3.2 存儲器 39
4.4 運算符 40
4.4.1 運算符 40
4.4.2 運算符的優(yōu)先級 44
思考與練習 44
第5章 Verilog HDL行為語句 45
本章內(nèi)容簡介 45
5.1 概述 45
5.2 過程語句 46
5.2.1 always過程語句 46
5.2.2 initial語句 50
5.3 塊語句 51
5.3.1 串行塊begin-end 51
5.3.2 并行塊fork-join 52
5.4 賦值語句 53
5.4.1 持續(xù)賦值與過程賦值 53
5.4.2 阻塞賦值與非阻塞賦值 55
5.5 條件語句 56
5.5.1 if-else語句 56
5.5.2 case語句 58
5.5.3 條件語句使用要點 60
5.6 循環(huán)語句 61
5.6.1 for語句 61
5.6.2 repeat語句 62
5.6.3 while和forever語句 63
5.7 編譯向?qū)?65
5.7.1 宏替換`define 66
5.7.2 文件包含`include 66
5.7.3 條件編譯`ifdef、`else、`endif 67
思考與練習 68
第6章 進程、任務與函數(shù) 69
本章內(nèi)容簡介 69
6.1 進程（process） 69
6.1.1 進程 69
6.1.2 進程間的通信 70
6.2 任務（task） 71
6.3 函數(shù)（function） 74
6.3.1 函數(shù) 74
6.3.2 任務與函數(shù)的區(qū)別 79
6.4 順序執(zhí)行與并發(fā)執(zhí)行 79
6.5 Verilog-2001新增語法結(jié)構(gòu)簡介 81
思考與練習 84
第7章 Verilog HDL的描述風格 85
本章內(nèi)容簡介 85
7.1 概述 85
7.2 結(jié)構(gòu)描述 86
7.2.1 Verilog HDL內(nèi)置門元件 86
7.2.2 門級結(jié)構(gòu)描述 89
7.3 行為描述方式 90
7.4 數(shù)據(jù)流描述方式 91
7.5 不同描述風格的例子 93
7.5.1 半加器 93
7.5.2 1位全加器 95
7.5.3 4位全加器 98
思考與練習 100
第8章 仿真 101
本章內(nèi)容簡介 101
8.1 概述 101
8.2 系統(tǒng)任務與系統(tǒng)函數(shù) 102
8.2.1 與 102
8.2.2 與 103
8.2.3 與 104
8.2.4 與 105
8.2.5 與 105
8.2.6 106
8.2.7 文件輸出 106
8.3 用戶自定義元件（UDP） 107
8.3.1 組合電路UDP元件 107
8.3.2 時序邏輯UDP元件 110
8.3.3 UDP元件縮記符 111
8.4 延時模型的表示 112
8.4.1 時間標尺定義`timescale 112
8.4.2 延時的表示方法 113
8.4.3 延時說明塊（specify塊） 114
8.5 測試平臺（Test Bench） 114
8.5.1 Test Bench 114
8.5.2 測試程序的編寫 116
8.6 仿真示例 119
8.6.1 組合電路的仿真 119
8.6.2 時序電路的仿真 124
思考與練習 125
第9章 Verilog HDL設計進階 126
本章內(nèi)容簡介 126
9.1 基本組合電路的設計 126
9.1.1 簡單門電路 126
9.1.2 編譯碼器 129
9.1.3 數(shù)據(jù)選擇器 132
9.1.4 用組合電路實現(xiàn)的ROM 133
9.2 基本時序電路的設計 134
9.2.1 D觸發(fā)器與JK 觸發(fā)器 134
9.2.2 鎖存器與寄存器 136
9.2.3 計數(shù)器 139
9.2.4 ROM/RAM模塊 140
9.2.5 串/并轉(zhuǎn)換 141
9.3 簡單的微處理器 142
9.3.1 設計實現(xiàn) 142
9.3.2 仿真 143
9.4 乘累加器（MAC）的設計 144
思考與練習 147
第10章 設計方法與設計技巧的探討 148
本章內(nèi)容簡介 148
10.1 可綜合的設計技術(shù)的討論 148
10.1.1 可綜合的Verilog HDL結(jié)構(gòu) 148
10.1.2 可綜合設計的要點 150
10.2 流水線設計技術(shù)（Pipeline Design） 151
10.3 資源共享（Resource Sharing） 155
10.4 有限狀態(tài)機（FSM）設計 157
10.4.1 基于狀態(tài)機的設計 157
10.4.2 頻率計控制器設計舉例 160
10.4.3 幾點討論 162
10.5 多層次結(jié)構(gòu)電路的設計 164
10.5.1 圖形與文本混合設計 164
10.5.2 文本設計 165
10.6 阻塞與非阻塞賦值使用要點 167
10.6.1 進程的設計 167
10.6.2 阻塞賦值與非阻塞賦值 168
10.6.3 應用要點 171
10.7 片內(nèi)存儲器的使用 172
10.7.1 片內(nèi)存儲器 172
10.7.2 設計舉例 173
10.8 如何消除毛刺 175
10.8.1 毛刺的產(chǎn)生 176
10.8.2 毛刺的消除 177
思考與練習 179
第11章 Verilog HDL綜合設計實踐 180
本章內(nèi)容簡介 180
11.1 數(shù)字跑表 180
11.1.1 設計輸入與編譯 180
11.1.2 仿真 183
11.2 4位數(shù)字頻率計 183
11.2.1 功能與原理 183
11.2.2 設計實現(xiàn) 184
11.3 交通燈控制器 187
11.3.1 功能要求 187
11.3.2 設計實現(xiàn) 188
11.4 樂曲演奏電路 191
11.4.1 音調(diào)的控制 192
11.4.2 音長的控制 193
11.4.3 樂曲演奏電路源程序 193
11.5 自動售飲料機的設計 197
11.6 實用多功能數(shù)字鐘 199
11.6.1 功能 200
11.6.2 源程序 200
11.7 計費器設計 205
思考與練習 209
第12章 算法與復雜邏輯的實現(xiàn) 210
本章內(nèi)容簡介 210
12.1 加法器設計 210
12.1.1 級連加法器 211
12.1.2 并行加法器 212
12.1.3 超前進位加法器 212
12.1.4 流水線加法器 219
12.2 乘法器設計 219
12.2.1 并行乘法器 219
12.2.2 移位相加乘法器 220
12.2.3 查找表乘法器 220
12.2.4 加法樹乘法器 223
12.3 FIR濾波器的設計 225
12.3.1 FIR濾波器的結(jié)構(gòu) 225
12.3.2 抽頭系數(shù)編碼 226
12.3.3 源代碼及仿真 227
12.4 數(shù)字相關(guān)器 231
12.5 信道編譯碼器 233
12.5.1 線性分組碼編譯碼器 233
12.5.2 循環(huán)碼編譯碼器 237
12.6 CRC校驗碼 241
思考與練習 244
第13章 EDA軟件使用指南 245
本章內(nèi)容簡介 245
13.1 概述 245
13.2 Synplify Pro使用指南 246
13.2.1 Synplify Pro的性能特點 247
13.2.2 Synplify Pro使用指南 248
13.2.3 Synplify Pro與MAX+PLUS II的接口 251
13.3 Synplify 使用指南 253
13.3.1 Synplify的功能特點 253
13.3.2 Synplify使用舉例 254
13.4 ModelSim使用指南 256
13.4.1 ModelSim功能仿真 257
13.4.2 ModelSim時序仿真 262
13.5 ispLEVER使用指南 264
13.5.1 ispLEVER的特點 264
13.5.2 基于ispLEVER的Verilog設計 264
13.6 MAX+PLUS II使用指南 268
13.7 Quartus II使用指南 274
13.7.1 創(chuàng)建工程文件 274
13.7.2 編譯 278
13.7.3 仿真 281
13.7.4 Synplify Pro與Quartus II的接口 284
13.8 結(jié)束語 285
附錄A Verilog HDL（IEEE Std 1364-1995）關(guān)鍵字 286
附錄B Synplify Pro/Synplify可綜合的Verilog結(jié)構(gòu) 287
附錄C MAX+PLUS II軟件支持的Verilog結(jié)構(gòu) 288
附錄D 形式化句法定義 289
附錄E 附帶光盤內(nèi)容及說明 304
參考文獻 308