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目 录 第1章 Verilog HDL入门 1 1.1 Verilog HDL简史 1 1.2 Verilog HDL描述的层级 2 1.3 Verilog HDL设计的流程 3 1.3.1 设计输入 3 1.3.2 综合 4 1.3.3 布局布线 4 1.3.4 时序分析 4 1.3.5能与时序 5 1.3.6 编程与配置 5 1.4 Verilog HDL文字规则 5 1.4.1 词法 5 1.4.2 符 5 1.4.3 注释 6 1.4.4 操作符 6 1.4.5 字符串 6 1.4.6 关键字 7 1.5 数字 7 1.5.1 整数 8 1.5.2 实数 9 1.5.3 数的转换 10 1.6 标识符 10 1.6.1 标识符简介 10 1.6.2 转义标识符 10 11 第2章 数据类型 12 2.1 值集合 12 2.2 数据类型 12 2.2.1 wire型与tri型 13 2.2.2 其他类型 13 2.3 variable数据类型 14 2.3.1 reg型 15 2.3.2 integer型与time型 15 2.3.3 real型与realtime型 16 2.4 向量 16 2.5 数组 17 2.5.1 数组简介 17 2.5.2 存储器 17 2.5.3 数组的赋值 17 2.6 参数 18 2.6.1 parameter参数 18 2.6.2 localparam局部参数 2.6.3 specparam参数 21 2.6.4 参数值修改 22 22 第3章 表达式 24 3.1 操作符 24 3.1.1 算术操作符 24 3.1.2 关系操作符 26 3.1.3 相等操作符 26 3.1.4 逻辑操作符 27 3.1.5 位操作符 27 3.1.6 缩减操作符 28 3.1.7 移位操作符 28 3.1.8 指数操作符 30 3.1.9 条件操作符 30 3.1.10 拼接操作符 30 3.1.11 操作符的优先级 31 3.2 操作数 31 3.2.1 整数 32 3.2.2 位选和段选 32 3.2.3 数组 34 3.2.4 字符串 34 3.3 表达式的符号 35 3.4 表达式的位宽 37 3.4.1 表达式位宽的规则 37 3.4.2 表达式位宽示例 38 3.5 赋值和截断 40 42 第4章 门级和开关级建模 43 4.1 Verilog HDL门元件 43 4.2 门元件的例化 45 4.2.1 门元件的例化简介 45 4.2.2 门延时 46 4.2.3 驱动强度 48 4.3 开关级元件 50 4.3.1 MOS开关 50 4.3.2 双向导通开关 51 4.4 门级结构建模 52 4.5 用户自定义元件 53 4.6 组合逻辑UDP元件 54 4.7 时序逻辑UDP元件 55 4.7.1 电平敏感时序UDP元件 55 4.7.2 边沿敏感时序UDP元件 56 4.7.3 电平敏感和边沿敏感行为的混合描述 56 4.8 时序UDP元件的初始化和例化 57 4.8.1 时序UDP元件的初始化 57 4.8.2 时序UDP元件的例化 58 59 第5章 数据流建模 60 5.1 连续赋值 60 5.1.1 连续赋值 60 5.1.2 型变量声明时赋值 60 5.1.3 赋值延时 61 5.1.4 驱动强度 62 5.2 数据流建模 63 5.3 加法器和减法器 64 5.4 格雷码与制码的转换 68 5.5 三态逻辑设计 71 72 第6章 行为级建模 73 6.1 行为级建模概述 73 6.1.1 always过程语句 73 6.1.2 initial过程 75 6.2 过程时序控制 76 6.2.1 延时控制 76 6.2.2 事件控制 77 6.3 过程赋值 79 6.3.1 variable型变量声明时赋值 79 6.3.2 阻塞过程赋值 79 6.3.3 非阻塞过程赋值 80 6.3.4 阻塞赋值过程与非阻塞过程赋值的区别 81 6.4 过程连续赋值 83 6.4.sign和deassign 83 6.4.2 force和release 83 6.5 块语句 84 6.5.1 串行块begin-end 84 6.5.2 并行块fork-join 85 6.5.3 块命名 86 6.6 条件语句 87 6.6.1 if-else语句 88 6.6.2 case语句 90 6.6.3 casez与casex语句 92 6.7 循环语句 94 6.7.1 for语句 94 6.7.2 repeat、while和forever语句 95 97 第7章 层次结构 99 7.1 模块和模块例化 99 7.2 带参数模块例化与参数传递 101 7.2.1 带参数模块例化 101 7.2.2 用paramete行参数传递 102 7.2.3 用defpara行参数重载 104 7.3 层次路径名 105 7.4 generate生成语句 107 7.4.1 generate、for生成语句 107 7.4.2 generate、if生成语句 109 7.4.3 generate、case生成语句 110 7.5 属 112 113 第8章 任务与函数 115 8.1 任务 115 8.1.1 任务 115 8.1.2 任务示例 116 8.2 函数 119 8.2.1 函数 119 8.2.2 任务和函数的区别 122 8.3 automatic任务和函数 123 8.3.1 automatic任务 123 8.3.2 automatic函数 124 8.4 系统任务与系统函数 125 8.5 显示类任务 126 8.5.1 $display与$write 126 8.5.2 $strobe与$monitor 128 8.6 文件操作类任务 129 8.6.1 $fopen与$fclose 129 8.6.2 $fgetc与$fgets 130 8.6.3 $readmemh与$readmemb 132 8.7 控制和时间类任务 133 8.7.1 $finish与$stop 133 8.7.2 $time、$stime与$realtime 134 8.7.3 $printtimescale与$timeformat 135 8.7.4 $signed与$unsigned 136 8.8 数及概率分布函数 137 8.8.1 $random 137 8.8.2 概率分布函数 139 8.9 编译指令 140 8.9.1 `timescale 140 8.9.2 `define和`undef 142 8.9.3 `ifdef、`else、`elsif、`endif和`ifndef 142 8.9.4 `include 144 8.9.5 `default_type 145 8.9.6 其他编译指令 145 146 第9章 Test Bench测试与时序检查 147 9.1 Test Bench测试 147 9.1.1 Test Bench 147 9.1.2 产生激励信号 147 9.1.3 产生时钟信号 148 9.1.4 读写文件 149 9.1.5 显示结果 151 9.2 测试实例 152 9.2.1 乘法器测试 152 9.2.2 数据选择器测试 153 9.2.3 格雷码器 154 9.3 specify块 156 9.3.pecify块简介 156 9.3.2 模块路径延时 157 9.3.3 模块路径延时和分布延时混合 159 9.4 时序检查 159 9.4.etup和$hold 160 9.4.2 $width和$period 161 9.5 SDF文件 162 163 第10章 面向综合的设计 164 10.1 可综合的设计 164 10.2 加法器设计 166 10.2.1 行位加法器 166 10.2.2 超位加法器 167 10.3 乘法器设计 171 10.3.1 用乘法操作符实现 171 10.3.2 布斯乘法器 172 10.3.3 查找表乘法器 176 10.4 有符号数的运算 181 10.5 ROM存储器 184 10.5.1 用数组例化存储器 184 10.5.2 例化lpm_rom实现存储器 186 10.6 RAM存储器 188 10.6.1 单口RAM 188 10.6.2 双口RAM 191 10.7 流水线设计 194 10.8 资源共享 197 0 199 第11章 有限状态机设计 0 11.1 有限状态机简介 0 11.2 有限状态机的Verilog HDL描述 1 11.2.1 三段式状态机描述 2 11.2.2 两段式状态机描述 3 11.2.3 单段式描述 4 11.3 状态的编码 6 11.3.1 常用的编码方式 6 11.3.2 状态编码的定义 7 11.3.3 用属状态编码方式 211 11.3.4 多余状态的处理 211 11.4 用有限状态机设计除法器 211 11.5 用有限状态机控制流水灯 215 11.6 用状态机控制字符液晶 217 1 225 第12章 Verilog HDL设计实例 227 12.1 标准PS/2键盘 227 12.2 超声波测距 232 12.3 4×4矩阵键盘 237 12.4 汉字图形点阵液晶 243 12.4.1 LCD12864B汉字图形点阵液晶 243 12.4.2 汉字图形点阵液晶静态显示 244 12.4.3 汉字图形点阵液晶动态显示 247 12.5 VGA显示器 249 12.5.1 VGA显示原理与时序 249 12.5.2 VGA彩条信号发生器 251 12.5.3 VGA图像显示 255 12.6 TFT液晶屏 261 12.6.1 TFT液晶屏 261 12.6.2 TFT液晶屏显示彩色圆环 264 12.6.3 TFT液晶屏显示动态矩形 269 12.7 音乐演奏电路 271 12.7.1 音符演奏 272 12.7.2 乐曲演奏 276 12.8 开方运算 281 12.9 Cordic算法及其实现 286 12.9.1 Cordic算法 286 12.9.2 Cordic算法的实现 288 2 295 附录A Verilog HDL关键字 297 参考文献 298

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