02 认识Verilog HDL
02 认识Verilog HDL
对于Verilog的语言的学习，我认为没必要一开始就从头到尾认真的学习这个语言，把这个语言所有细节都搞清楚也不现实，我们能够看懂当前FPGA的代码的程度就可以了，随着学习FPGA深度的增加，再不断的去查阅不会的Verilog的语法。例如下面这个流水灯的程序，请带着能够看懂这段代码的目的去开始Verilog的入门学习吧！
module flow_led(input sys_clk , input sys_rst_n, output reg [3:0] led );//reg define
reg [23:0] counter;//*****************************************************
//** main code
//***************************************************** always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n)counter <= 24'd0;else if (counter < 24'd1000_0000)counter <= counter + 1'b1;elsecounter <= 24'd0;
endalways @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n)led <= 4'b0001;else if(counter == 24'd1000_0000) led[3:0] <= {led[2:0],led[3]};elseled <= led;
endendmodule
一. Verilog 简介
Verilog 是一种硬件描述语言，FPGA 开发主要有两种语言，Verilog 和 VHDL。 而 Verilog 更加容易上手， Verilog 是在 C 语言的基础上发展出来的。其语法也和 C 语言更加的接近，入门更加的简单，也是目前最多使用的。
特点：
1. 语法自由，易学易用。2.代码简单。3.发展速度快。3.适合算法级，门级设计。
二. Verilog 基础语法
1.逻辑值
(1) 0：低电平
(2) 1：高电平
(3) z : 高阻态
(4) x：未知状态
2. 关键字
module endmodule input outpt inout
2.2 变量
Verilog 最常用的 2 种数据类型就是线网（wire）与寄存器（reg）。
wire : 直接的连接，会被映射成真实的物理连接，表示硬件单元之间的物理连线，由其连接的器件输出端连续驱动。
**reg：**某一时间点状态的保持，会被映射成物理寄存器，用来表示存储单元，它会保持数据原有的值，直到被改写
reg [3:0] counter ; //声明4bit位宽的寄存器counter
wire [32-1:0] gpio_data; //声明32bit位宽的线型变量gpio_data
2.3 参数
二者之间有区别和联系，使用到再详细结介绍。
parameter:
localparam:
2.4 常量
表示格式 ：[换算成二进制后的总长度]'[数制进制符号][与数值进制符号对应的数值]
8'd171: 位宽为 8，十进制的 171.
直接写 100，就表示 32'd100,模式是 10 进制 32 位宽，这是 verliog 中默认的。
3.赋值方式
Verliog 中的赋值方式有两种 阻塞赋值 和 非阻塞赋值。
阻塞赋值
a=1;b=2;
顺序执行，当执行完 a=1,才去执行 b=2;
非阻塞赋值
a<=1;b<=2;
两条语句是同时执行的。
4.常用的语句
过程结构语句有 2 种，initial 与 always 语句。它们是行为级建模的 2 种基本语句。
一个模块中可以包含多个 initial 和 always 语句，但 2 种语句不能嵌套使用。
这些语句在模块间并行执行，与其在模块的前后顺序没有关系。
但是 initial 语句或 always 语句内部可以理解为是顺序执行的（非阻塞赋值除外）。
每个 initial 语句或 always 语句都会产生一个独立的控制流，执行时间都是从 0 时刻开始。
4.1 always
4.2 initial
只在仿真文件中使用，不可综合的。
4.2 if else
和 c 语言中的使用一致。
if():
else():
4.3 case
在 c 语言的基础上，在结束的时候需要添加一个 endcase。
case() <> : 语句1；<> : 语句2；default ：
endcase
4.4 assign（ 全加器）
4.5 @(事件控制)
语句执行的条件是信号的值发生特定的变化。
关键字 posedge 指信号发生边沿正向跳变，negedge 指信号发生负向边沿跳变，未指明跳变方向时，则 2 种情况的。
5. 常用的运算符
基础的运算符的使用和 c 语言中大概相同，使用到的时候如果不会，自己复习一下就好，这里说明不常见的运算符，但在 Verliog 中经常使用到的。
5.1 位拼接运算符 {}
d = { a, b, c} // 将 a,b,c按顺序拼接成了d，注意的是a,b,c,d的宽度一定要符合。
5.2 条件运算符 ? :
也就是 c 语言中的三目运算符。
表达式1？表达式2:表达式3
如果表达式 1 为真，就执行 2，否则执行 3.
6. 系统函数
verliog 中系统预定义一些函数，完成特殊的功能，以下就是经常使用到的一些系统函数。
·timescale 1ns/1ns //时间尺度预编译指令 时间单位/时间精度
$display("%d",1); //用于输出，类似c语言中的print
$write("\n",1); //用于输出，和display一样，但是display可以自动换行，wirte需要换行符
#1 //表示延时的时间
$stop; //暂停仿真
$finish; //结束仿真
$time; //返回64位的当前时间
以反引号 ` 开始的某些标识符是 Verilog 系统编译指令。