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FPGA基础之基础语法

news 来源：原创 2025/6/16 12:06:15

一、基本模块结构

Verilog 代码以 模块（Module） 为单位，每个模块对应一个硬件功能单元（如逻辑门、寄存器等）。
基本格式：

module 模块名 (// 输入输出端口声明input  端口1,input  端口2,output 端口3
);// 内部信号或变量声明wire  信号1;reg   信号2;// 逻辑描述（组合逻辑或时序逻辑）assign 信号1 = 端口1 & 端口2; // 组合逻辑always @(posedge clk) begin   // 时序逻辑信号2 <= 端口1;endendmodule

二、端口声明

  • 输入端口：input
  • 输出端口：output
  • 双向端口：inout
    示例：
module example (input  a,      // 单比特输入input  [7:0] b, // 8位宽输入output c       // 单比特输出
);

三、数据类型

  1. 线网类型（Net）：表示电路中的物理连接（如导线），常用 wire。

    wire data;     // 单比特线网
wire [3:0] bus; // 4位宽总线

  2. 寄存器类型（Register）：表示存储单元，常用 reg。

    reg counter;      // 单比特寄存器
reg [31:0] data;  // 32位宽寄存器

  3. 其他类型：

    • integer：整数类型（仿真用）。
    • parameter：常量参数（类似宏定义）。
    • real：浮点数（仿真用）。

四、基本语法

1. 赋值语句

  • 连续赋值（组合逻辑）：用 assign 关键字。

    assign out = a & b; // 与门逻辑

  • 过程赋值（时序逻辑）：在 always 块中使用。

    always @(posedge clk) beginq <= d; // D触发器，非阻塞赋值
end
2. 条件语句

  • if-else：

    always @(*) beginif (sel == 1'b0)out = a;elseout = b;
end

  • case：

    always @(*) begincase (sel)2'b00: out = a;2'b01: out = b;default: out = 0;endcase
end
3. 循环语句

  • for 循环：

    integer i;
always @(*) beginfor (i=0; i<4; i=i+1)out[i] = a[i] & b[i];
end

  • while 和 repeat（较少用，多用于仿真）。

五、命名规则

  1. 合法字符：字母、数字、下划线 _，区分大小写。
  2. 首字符：必须是字母或下划线（不能是数字）。
  3. 保留字：不可使用 Verilog 关键字（如 module, input, always）。
  4. 命名建议：
    • 使用有意义的名字（如 clk, reset, data_in）。
    • 总线命名：data[7:0] 表示 8 位数据。
    • 避免混淆：如 l（小写 L）和 1（数字 1）。

示例：

reg [3:0] counter;  // 合法
wire _enable;       // 合法
reg 4bit_data;      // 非法（首字符是数字）

六、注释

  • 单行注释：//
  • 多行注释：/* ... */
// 这是单行注释
/*
这是
多行注释
*/

七、示例代码

1. 与门模块
module and_gate (input  a,input  b,output c
);assign c = a & b;
endmodule
2. D 触发器
module d_flipflop (input  clk,input  reset,input  d,output reg q
);always @(posedge clk or posedge reset) beginif (reset)q <= 1'b0; // 复位时清零elseq <= d;    // 时钟上升沿采样end
endmodule

八、测试模块（Testbench）

用于验证设计功能的仿真代码：

module testbench;reg  a, b;wire c;// 实例化被测试模块and_gate u1 (.a(a), .b(b), .c(c));initial begina = 0; b = 0;#10 a = 1;#10 b = 1;#10 $finish;end
endmodule

九、注意事项

  1. 阻塞赋值（=） vs 非阻塞赋值（<=）：
    • 组合逻辑用阻塞赋值（=）。
    • 时序逻辑用非阻塞赋值（<=）。
  2. 敏感列表：always @(*) 用于组合逻辑，always @(posedge clk) 用于时序逻辑。
  3. 避免锁存器：组合逻辑中需覆盖所有条件分支（如 if-else 必须有 else）。

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