二十進制編碼器及Verilog HDL描述 Verilog HDL程序的基本結構及特點

節通過硬件描述語言Verilog HDL對二十進制編碼器的描述，介紹Verilog HDL程序的基本結構及特點。

二十進制編碼器及Verilog HDL描述

二十進制編碼器是數字電路中常用的電路單元，它的輸入是代表0~9這10個輸入端的狀態信息。輸入信號為高電平時，輸出相應的BCD碼，因此也稱為10線4線編碼器。其功能表及電路符號如圖3-1所示。

圖3-1二十進制編碼器

【例3-1】利用Verilog HDL對二十進制編碼器進行設計。

Verilog HDL程序的基本構成

從例3-1可以看出，一個完整的Verilog HDL程序由3個基本部分構成，分別是：模塊端口定義部分、信號類型說明部分和邏輯功能描述語句部分。其結構圖如3-2所示。

圖3-2Verilog HDL程序基本結構

模塊端口定義部分

對于硬件描述語言來說，一個程序代表了一個具有某種邏輯功能的電路，模塊端口定義部分描述了該電路的接口部分的信息，即輸入輸出信號的信息。

模塊端口定義部分的語法結構如下：

module模塊名(端口信號1，端口信號2，端口信號3，端口信號4，……);

input[width：0]端口信號1，端口信號3，……;

output[width：0]端口信號2，端口信號4，……;

程序以關鍵詞module引導，模塊名是設計者對于設計的電路所取的名字，在模塊端口定義的第1行列出了所有進出該電路模塊的端口信號，在第2行和第3行中定義了各端口信號流動方向。流動方向包括輸入(input)、輸出(output)和雙向(inout)，[width：0]表示信號的位寬，如果位寬沒有特別說明，則系統默認為1位寬度。

【例3-2】模塊端口定義舉例。

信號類型說明部分

在Verilog HDL語法中，信號共有兩種數據類型，分別為：網線類型(net型)和寄存器類型(register型)。在信號類型說明部分除了要對輸入/輸出端口的信號類型進行說明之外，還要對程序中定義的中間量的數據類型進行說明。

信號類型說明部分的語法結構如下：

wire[width：0]信號1，信號2，……;

reg[width：0]信號3，信號4，……;

【例3-3】信號類型說明舉例。

邏輯功能描述語句部分

邏輯功能描述語句部分對輸入/輸出信號之間的邏輯關系進行了描述，是Verilog HDL程序設計中最主要的部分，在電路上相當于器件的內部電路結構。在Verilog HDL語言中，常用的邏輯功能描述語句可以分為以下3種：

例化語句：調用已進行元件化封裝的程序。這種語句常應用于層次化設計的頂層文件設計中。

【例3-4】例化語句舉例。

該語句分別調用了一個非門和與門電路模塊。

連續賦值語句：描述信號之間簡單的賦值關系。在連續賦值語句中，右邊表達式使用的操作數無論何時發生變化，右邊表達式都重新計算。這類描述通常以關鍵詞assign引導。

【例3-5】連續賦值語句舉例。

該語句描述了輸出信號與輸入信號的賦值關系。

過程語句：以關鍵詞always、initial等關鍵詞引導的語句，描述了一定條件下信號之間的賦值關系。這種變量數據被賦值后，其值保持不變，直到下一次條件具備時對它們重新賦值。

【例3-6】過程語句舉例。

與連續賦值語句一樣，always和initial也描述了輸出信號與輸入信號的賦值關系，但是這種賦值往往是一種比較復雜的條件賦值，例如，例3-6就用了if……else語句描述了輸出信號與輸入信號的條件關系。