No.5 Verilog 建模方式

5-1 门级建模

VerilogHDL内建基元门：
多输入门：and, nand, or, nor, xor, xnor;
多输出门：buf, not
三态门：bufif0, bufif1, notif0, notif1;
上拉、下拉门：pullup, pulldown;
MOS开关：cmos, nmos, pmos, rcmos, rnmos, rpmmos;
双向开关：tran, tranif0, tranif1, rtran, rtranif0, rtranif1;

示例1：2-4译码器

module dec24(a,b,en,dataout);
input a, b, en;
output [:]dataout;
wire abar, bbar;

not #(,)
u0(abar, a);
u1(bbar, b);
nand #(,)
s0(dataout[],en,abar,bbar),
s1(dataout[],en,abar,b),
s2(dataout[],en,a,bbar),
s3(dataout[],en,a,b);
endmodule

示例2：主从触发器

module d_flipflop(d, clk, q, qbar);
input d, clk;
output q, qbar;

not
n0(not_d, d),
n1(not_clk, clk),
n3(not_y, y);
nand
x1(d1,d,clk),
x2(d2,clk,not_d),
x3(y,d1,ybar),
x4(ybar,y,d2),
x5(y1,y,not_clk),
x6(y2,not_y,not_clk),
x7(q,qbar,y1),
x8(qbar,y2,q);
endmodule

5-2 数据流建模：

 
 （1）连续性赋值语句：可以用来对线网进行赋值，不能用来对寄存器赋值。
  如：

 module full_adder(a,b,cin,sum,cout);
   input a,b,cin;
   output sum,cout;

   assign sum = a^b^cin;
   assign cout = (a&cin)|(b&cin)|(a&b);
  endmodule

（2）赋值延迟：assign #(rise,fall,turn_off); //上升延迟，下降延迟，截止延迟

三种形式：

   assign # svm = bnm;  //等同于assign #(2,2,2) svm = bnm;
   assign #(,) svm = bnm; //等同于assign #(2,4,2) svm = bnm;第三项取前两项的最小值
   assign #(,,) svm = bnm;

（3）线网延迟：

如：

wire # jkl;

5-3 行为建模

 

 （1）语句：initial,always
  一个模块可以包含多条initial和always语句，每条语句启动一个单独的控制流，而且在0时刻并行执行。
 
 （2）事件控制：跳变沿控制、电平控制

  @(posedge clk); // 正跳变沿
  @(negedge clk); // 负跳变沿
  @(posedge clr or negedge reset);//@(posedge clr, negedge reset);

（3）语句块

顺序块：begin ... end
  并行块：fork ... join
  顺序块中的语句按顺序执行，并行块中所有的语句在0时刻都执行，即并行执行。
 
 （4）阻塞性赋值、非阻塞性赋值
  阻塞性赋值：赋值操作符 = ，下一个语句执行之前，赋值语句必须全部执行完毕。
  非阻塞性赋值：赋值操作符 <= ，按顺序计算表达式右侧所有的值，在语句块结束时同时赋给左边的变量。
  *使用<=时不能出现assign，因为它是驱动变量的，而用 = 是驱动线网的。
 
 （5）条件语句：if, else if, else
 
 （6）case语句：

  case(case_expr)
   case_item : procedual_statement
   ...
  endcase

（7）循环语句

forever
   procedual_statement
  //连续执行不停歇，可加终止语句。

repeat(loop_count)
   procedual_statement
  //按循环次数loop_count循环。

while(condition)
   procedual_statement
  //按循环条件循环。

for(initial_assignment; condition; step_assignment)
   procedual_statement
 // 类似C/C++。

（8）deassign: 用来结束对assign 的连续性赋值

tmp = ;
assign x = tmp;
assign x = tmp + ;
deassign x; //x一直保持x=7;

（9）force、release

force过程性语句对线网进行赋值时，该赋值语句将忽略该线网所有的其它驱动源，直到执行release语句。
  
 （10）握手协议：略
 

5-4 结构建模

 

 （1）端口：输入端口input、输出端口output、双向端口inout，默认为线网类型。
 
 （2）模块引用

 module_name instance_name(port_associations);
 port_expr            //按位置连接
 .PortName(port_expr) //按名称连接

例：

 module half_adder(a,b,s,c);
   ...
 endmodule
 module full_adder(p,q,cin,sum,cout);
   wire s1,c1,c2;
   ...
  //引用
 half_adder u1(x,y,s1,c1);//按位置连接
 half_adder u2(.a(fin),.s(sum),.b(s1),.c(c2));//按位置连接

未连接端口则留空 (cc,,ll,...)

端口匹配：位宽不一致时，输入端口从端口表达式往端口赋值，输出端口从端口往表达式进行赋值。
 
 （3）genertate语句
  循环语句：genertate-loop
  分支语句：genertate-case
  条件语句：genertate-conditional

  genertate
    //循环语句
    //分支语句
    //条件语句
  endgenertate

（4）配置

  库：存储编译配置、UPD和模块的地方，可以是逻辑库，可以是符号库，包含许多已经编译好的源代码。
  使用库声明：

library library_name "file_name"; //把指定名的文件编译进名为library_name的逻辑库中。
eg: library lib_rtl "./xx/cc/source.v"

映像库文件则由许多上述库声明语句组成的列表。

include library_map_file;
eg:esoc_lib.map
library lib_rtl "./xx/cc/source.v"
library lib_glp "./xx/mm/so.vg"
library lib_work "./xx/IP/s.v"

配置：确定实例与某个库中的某个单元对应的关系，其基本语法格式如下：

 configuration config_name;
    design rootModuleName;
    default liblist list_of_libraries;
    instance instance_name use library.cell;
    instance instance_name liblist list_of_libraries;
    cell cell_name use library.cell;
    cell cell_name liblist list_of_libraries;
   endconfig

场景例子：

//文件f1.v包含：
  module m1;
   m3 u0...
  endmodule
  module m2;
   m3 u1...
  endmodule

  //文件f2.v包含：
  module m3;
   m3 u2...
  endmodule
  module m4;
   m3 u3...
  endmodule

  //库映像文件内容：
  library lib1 f1.v;
  library lib2 f2.v;

  //编译之后，库中的文件如下：
  Library lib1 contains cells m1,m2
  Library lib2 contains cells m3,m4

  //m1的配置：
  configuration m1_config;
    design lib1.m1;
    default liblist lib2;
    instance m1.u0 use lib2;
  endconfig