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EDA/PLD中Verilog HDL的wire和tri线网分析

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简介：
本文深入探讨了在电子设计自动化(EDA)与可编程逻辑器件(PLD)环境下，Verilog HDL语言中的wire和tri类型线网的特性和应用差异，为电路设计者提供理论指导和技术参考。 用于连接单元的连线是最常见的线网类型。这种类型的连线与三态线（tri）具有相同的语法和语义；三态线可以描述多个驱动源共同作用于同一根线上的情形，除此之外没有其他特殊含义。 例如： ```verilog wire Reset; wire [3:2] Cla, Pla, Sla; tri [MSB-1 : LSB+1] Art; ``` 当多个驱动源连接到一个连线（或三态线网）时，该线路的有效值由以下表格决定： | wire (或 tri) | 0 | 1 | x | z | |---------------|-----|-----|-----|------| | **0** | 0 | x | x | 0 | | **1** | x | 1 | x | 1 | | **x** | x | x | x | x | | **z** | 0 | 1 | z | 例如： ```verilog assign Cla = Pla & Sla; ... assign Cla = Pla ^ Sla; ``` 在上述实例中，Cla的值取决于Pla和Sla的状态。

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  • EDA/PLD中Verilog HDL的wire和tri线网分析
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    本文深入探讨了在电子设计自动化(EDA)与可编程逻辑器件(PLD)环境下，Verilog HDL语言中的wire和tri类型线网的特性和应用差异，为电路设计者提供理论指导和技术参考。 用于连接单元的连线是最常见的线网类型。这种类型的连线与三态线（tri）具有相同的语法和语义；三态线可以描述多个驱动源共同作用于同一根线上的情形，除此之外没有其他特殊含义。 例如： ```verilog wire Reset; wire [3:2] Cla, Pla, Sla; tri [MSB-1 : LSB+1] Art; ``` 当多个驱动源连接到一个连线（或三态线网）时，该线路的有效值由以下表格决定： | wire (或 tri) | 0 | 1 | x | z | |---------------|-----|-----|-----|------| | **0** | 0 | x | x | 0 | | **1** | x | 1 | x | 1 | | **x** | x | x | x | x | | **z** | 0 | 1 | z | 例如： ```verilog assign Cla = Pla & Sla; ... assign Cla = Pla ^ Sla; ``` 在上述实例中，Cla的值取决于Pla和Sla的状态。
     
  • Verilog HDL在EDA/PLD中的移位操作符应用
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    本篇文章探讨了Verilog HDL语言中用于电子设计自动化（EDA）和可编程逻辑器件（PLD）中的移位操作符的应用，深入分析其功能及优化方法。 移位操作符包括右移（>>）。使用该运算符时，左侧的操作数会根据右侧指定的次数进行移动，并且这是一个逻辑移位操作，在空闲位置填充0。如果右侧操作数为x或z，则结果也为x。 例如：假设有一个8位寄存器Qreg； ``` Qreg = 4b0111; ``` 执行右移2次后的值是： ``` Qreg >> 2 是 8b0000_0001 ``` 在Verilog HDL语言中，没有指数操作符。但是可以通过使用移位运算来部分地模拟类似的功能。例如，在计算某个数值的大小时可以利用这种特性。 举个例子：如果要根据分数给学生打分： - 如果得分大于或等于18，则将Grade_A赋值为Student； - 若得分小于或等于18，则将Grade_C赋值为Student； 这仅是使用移位操作符进行逻辑运算的一个应用示例。
     
  • Verilog HDL在EDA/PLD行为建模中的具体应用实例
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    本文章详细介绍了Verilog HDL语言在电子设计自动化（EDA）及可编程逻辑器件（PLD）中行为级建模的具体方法和实践案例，旨在帮助读者理解并掌握其高效的设计流程。 在Verilog HDL这种用于电子设计自动化（EDA）及可编程逻辑器件（PLD）的硬件描述语言里，工程师可以采用行为、结构或混合模式来描绘数字系统的逻辑特性。本段落以一个频率计数器为例，详细探讨了如何利用行为建模的概念表达电路的行为特征而不涉及具体的物理实现。 具体来看`CNT_4b`模块：这是一个模10计数器的实例。它定义在名为`CNT_4b.v`的文件中，并接收四个输入信号——时钟（CLK）、使能（ENABLE）、复位（RESET）以及满标志（FULL），同时输出一个四位的数据Q。Verilog语言中的`always`语句块通常用来描述基于时间变化的逻辑行为，这里通过指定对上升沿敏感来实现计数功能：当收到复位信号时，计数值重置为0；在使能信号有效且未达到最大值的情况下，则递增当前计数值。满标志输出则指示是否达到了预设的最大计数值。 另一个模块是`HEX2LED`，其作用是从4位二进制数生成7段显示码以驱动七段LED显示器。输入为四位的二进制数字（HEX），而输出则是控制七个LED灯的信号（LED）。在文件`HEX2LED.v`内定义了对输入变化敏感的`always`块，通过使用`case`语句来映射不同的二进制值到对应的七段码。未指定的情况则被默认处理以避免意外显示。 这两个模块协同工作构成了一个基础频率计数器系统：其中，`CNT_4b`执行实际的计时操作；而`HEX2LED`将产生的数值转换为可视化的形式呈现出来。这种设计方法通过自上而下的策略分解复杂性，并且每个部分都有明确的功能定义，从而便于单独测试和综合。 行为建模在Verilog HDL中的重要性在于它允许设计师以接近自然语言的方式描述硬件功能，提升抽象层级并简化开发流程。这种方法特别适合于复杂的算法及控制逻辑的设计与实现过程，提高代码的可重用性和团队协作效率。 通过这个例子我们了解到如何运用Verilog的行为建模来构建计数器和译码器，并展示了自上而下的设计方法是如何将这些模块整合成一个完整的系统的。这对于理解和应用EDA以及PLD技术来说是非常关键的实际操作经验。
     
  • Verilog HDL与EDA技术
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    《Verilog HDL与EDA技术》是一本专注于数字系统设计领域的书籍，详细介绍了Verilog硬件描述语言和电子设计自动化工具的应用及实践。 清华教材EDA技术与Verilog HDL课件提供了一系列关于电子设计自动化技术和Verilog硬件描述语言的详细讲解和实例分析。这些资料旨在帮助学生深入理解现代集成电路设计中的关键技术，并通过实际案例来增强学习效果，使理论知识更加直观易懂。
     
  • Verilog中wire和reg类型的区别
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    本文介绍了Verilog编程语言中wire和reg类型的区别，帮助读者理解这两种数据类型在硬件描述中的作用与应用场景。 首先介绍了Verilog中的wire型寄存器和reg型寄存器，并阐述了它们之间的区别。
     
  • EDA/PLD中EDA部分译码器电路YMQ的VHDL源程序
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    本段落提供EDA（电子设计自动化）环境中针对PLD（可编程逻辑器件）设计的一种特定译码器电路——YMQ的VHDL语言描述代码，用于数字系统的设计与仿真。 译码器电路YMQ的VHDL源程序
     
  • EDA/PLD中LabVIEW的XY图形窗口
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    本简介探讨在电子设计自动化（EDA）及可编程逻辑器件（PLD）应用中的LabVIEW环境下，如何使用和配置XY图形窗口。此功能强大的工具用于数据可视化，特别适合展示二维坐标系内的复杂关系与趋势。 XY图是一种反映水平坐标与垂直坐标关系的图表类型，属于通用笛卡尔绘图对象。它可以用于绘制多值函数，例如圆形或具有可变时间基线的波形。此外，XY图可以展示任何均匀采样或非均匀采样的点集合。 在前面板中，“新式→图形－XY图”位置提供了创建和编辑XY图的功能。其窗口及属性对话框与波形图类似，具体设置参照波形图中的说明即可。完整的XY图表及其属性窗口如图1所示。 需要注意的是，用于绘制的水平坐标不需要等间隔分布，并且数据格式也与波形图有所不同。
     
  • Verilog中wire和reg的区别及inout的用法
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    本文章详细解释了Verilog语言中wire与reg数据类型的主要区别，并介绍了inout端口的应用场景及其使用方法。 本段落阐述了 Verilog 语言中的 wire 和 reg 的区别。reg 表示存储单元，在有触发条件的情况下才会更新值；而 wire 则代表物理连线，一旦输入发生变化，输出会立即反映出来。二者的主要差异在于：reg 只在赋值后保持最后一次的值，而 wire 需要持续受到驱动才能维持其状态。此外，wire 通常用于连续赋值语句中，而 reg 则适用于过程赋值语句里。本段落还简述了 inout 的使用方法。
     
  • Verilog HDL中的IFFT
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    本段介绍Verilog HDL语言在实现快速傅里叶变换（FFT）逆运算（IFFT）中的应用，包括设计原理、代码编写技巧及优化方法。 本程序使用VerilogHDL编写，用于实现IFFT功能，并包含了双口RAM以进行速率转换。
     
  • I2C总线的VHDL和Verilog HDL源代码
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    本书提供了I2C总线协议在VHDL及Verilog硬件描述语言中的实现方法与源代码，适合电子工程及相关专业的学生和技术人员参考学习。 I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种由飞利浦公司（现为恩智浦半导体）开发的简单、高效且双向的通信协议，广泛应用于微电子设备间的通信，例如传感器、显示驱动器以及存储器等。在硬件描述语言如VHDL和Verilog中实现I2C总线控制器能够提供给数字系统设计灵活可定制的接口。 I2C总线主要由两条信号线构成：SDA（Serial Data Line）用于数据传输，SCL（Serial Clock Line）则提供了同步时钟。该协议支持多种数据速率以及两种模式——标准模式和快速模式；此外还有快速模式Plus和高速模式等更高级的选项。 VHDL与Verilog是描述数字逻辑系统的常用硬件描述语言。在设计I2C总线控制器的过程中，需要关注以下关键模块及功能： 1. **时钟分频器（Clock Divider）**：生成适当的SCL时钟以满足可配置的主设备时钟频率。 2. **状态机（State Machine）**：管理所有步骤的状态转换过程，包括起始条件、数据传输、应答检测和停止条件等。 3. **数据缓冲器（Data Buffer）**：用于存储待发送或接收的数据。 4. **控制逻辑（Control Logic）**：处理I2C协议细节如读写位操作、ACK/NACK检测及地址识别等。 5. **总线接口（Bus Interface）**：实现SDA和SCL信号的电平转换以及拉低释放操作等功能。 在VHDL-Verilog HDL设计中，需要定义每个模块之间的接口，并使用适当的语句来描述其功能。例如，在Verilog中可以利用`always`块来描述时序逻辑；而在VHDL里则通过`process`语句实现状态机的转换过程。 实际应用可能还会包括错误检测与处理机制以及和外部系统的接口，如GPIO（通用输入输出）或AXI总线等。设计文件通常包含各个模块源代码，这些可以独立存在或者综合为一个完整的项目文档结构中；通过研究这些源代码有助于掌握如何使用硬件描述语言实现复杂通信协议的关键元素，并应用于自己的FPGA或ASIC设计。 因此，VHDL-Verilog HDL中的I2C总线控制器的开发是一个深入理解数字系统设计、通讯协议以及硬件描述语言的好例子。这不仅帮助工程师提升在硬件级别上实施复杂通信协议的能力，也是一项重要的技能对于嵌入式系统和集成电路的设计工作来说尤为重要。