一个16bit字中两个相邻1之间最大间隙的电路verilog
设计一个能求出一个16bit字中两个相邻1之间最大间隙的电路。完成HDL设计及testbench描述，给出综合后的时序仿真结果。提交纸质文档。
系统化分为状态机控制器和数据通路，信号的接口关系如图(a)所示：
数据通路包括一个位计数器（k）、一个存储寄存器（tmp）、一个间隙寄存器（Gap）。
控制器产生的控制信号包括：
flush_tmp：清空tmp寄存器
incr_tmp：增加tmp寄存器
store_tmp：用tmp加载Gap
incr_k：增加k计数器
Verilog 代码：
module gap(data,clk,rst,gap);
input clk,rst;
input [15:0] data;
output [3:0] gap;
reg [3:0] gap,tmp,k;
reg flush_tmp,store_tmp,incr_k,incr_tmp;
parameter s_idle=0,s_1=1,s_2=2,s_done=3;
reg[1:0] state,next_state;
wire Bit=data[k];
always @(posedge clk,posedge rst)
if(rst)
state<=s_idle;
else
state<=next_state;
always @(state or Bit or k)
begin
next_state=state;
incr_tmp=0;
incr_k=0;
store_tmp=0;
flush_tmp=0;
case(state)
s_idle : if(k==15) next_state=s_done;
else if(Bit) begin next_state=s_1;incr_k=1;end
else begin next_state=s_idle;incr_k=1;end s_1 : if(k==15) next_state=s_done;
else if(!Bit) begin next_state=s_2;incr_k=1;incr_tmp=1;end
else begin next_state=s_1;incr_k=1;end
s_2 : if(k==15)
if(Bit)
if(tmp>gap)
begin store_tmp=1;next_state=s_done;end
else next_state=s_done;
else next_state=s_done;
else begin
if(Bit)
if(tmp>gap)
begin
store_tmp=1;next_state=s_1;incr_k=1;flush_tmp=1;end
else begin flush_tmp=1;incr_k=1;end
else begin incr_tmp=1;incr_k=1;next_state=s_2;end
end
s_done : begin next_state=s_idle;incr_k=1;end
default :next_state=s_idle;
endcase
end
always @(posedge clk,posedge rst)
begin
if(rst)
begin
k<=0;
tmp<=0;
gap<=0;
end
else
begin
if(flush_tmp) tmp<=0;
if(store_tmp) gap<=tmp;
if(incr_k)k<=k+1;
if(incr_tmp) tmp<=tmp+1;
end
end
endmodule
test-bench：
`timescale 1 ns/ 1 ps
module gap_vlg_tst();
reg clk;
reg [15:0] data;
reg rst;
wire [3:0] gap;
gap i1 (
.clk(clk),
.data(data),
.gap(gap),
.rst(rst)
);
initial
begin rst=1;
clk=0;
#10 rst=0;data=16'b1000_0000_0010_0001;
#640 rst=1; data=16'b1000_0000_0000_0001;
#10 rst=0;
#640 rst=1; data=16'b1000_1110_0010_0001;
#10 rst=0;
$display("Running testbench");
end
always #20 clk=~clk; endmodule
仿真波形：
华为verilog培训教程
共41页 资源类别： HDL 语言 内部公开 1.0 密级 版本文档编号 文档中心 Verilog HDL 入门教程 (仅供内部使用) yyyy/mm/dd 日期： 批准： 日期：中研基础 批准：2004.8.3 日期：中研基础拟制：版权所有 不得复制
修订记录 初稿完成 1.00 2004.8.3作者 描述 修订版本 日期 绝密请输入文档编号 Verilog HDL 入门教程 2004-08-16第2页，共41页 版权所有，侵权必究
目 录 28 5 结构建模..............................................................274.8 case 语句..........................................................254.7 条件语句..........................................................254.6.6 连接运算符....................................................254.6.5 条件运算符....................................................244.6.4 按位逻辑运算符................................................234.6.3 逻辑运算符....................................................224.6.2 关系运算符....................................................214.6.1 算术运算符. (21) 4.6 运算符和表达式.....................................................204.5.2 寄存器类型 ...................................................204.5.1 线网类型 (20) 4.5 数据类型..........................................................184.4.2 常量.........................................................184.4.1 值集合. (18) 4.4 数字值集合........................................................184.3 格式.............................................................174.2 注释.............................................................174.1.3 书写规范建议..................................................174.1.2 关键词.......................................................174.1.1 定义 (17) 4.1 标识符 (17) 4 Verilog HDL 基本语法 (16) 3.3.4 混合设计描述..................................................153.3.3 行为描述方式..................................................143.3.2 数据流描述方式................................................123.3.1 结构化描述方式 (12) 3.3 三种建模方式......................................................113.2 时延.............................................................113.1.3 模块语法......................................................103.1.2 模块的结构....................................................93.1.1 简单事例. (9) 3.1 模块 (9) 3 Verilog HDL 建模概述 (7) 2.4.2 能力..........................................................72.4.1 历史. (7) 2.4 Verilog HDL 简介.....................................................62.3 设计方法学.........................................................62.2 硬件描述语言.......................................................52.1 数字电路设计方法. (5) 2 HDL 设计方法学简介......................................................51 前言...................................................................绝密 请输入文档编号 Verilog HDL 入门教程 2004-08-16 第3页，共41页 版权所有，侵权必究
verilog基本语法
Verilog基本语法 【逻辑值】 逻辑0 表示低电平，GND 逻辑1 表示高电平，VCC 逻辑X 表示未知电平,可能是高电平，也可能是低电平 逻辑Z 表示高阻态，外部没有激励信号，是一个悬空状态 注：高阻态的实质：电路分析时高阻态可做开路理解。 可以把它看作输出（输入）电阻非常大，对下级电路无任何影响。 若为0、x、z则按照假处理；若为1，按真处理。 【进制】 二进制4'b0101 —4位二进制数0101 十进制数4’d2 —4位十进制数2 十六进制数4’ha —4位十六进制数a Verilog中若不指定位宽，默认32位；若不指定位宽不指定进制，默认32位宽的十进制数。 【标识符】 标识符可以是字母、数字、$和_（下划线）的组合，且开头必须是字母或下划线，区分大小写。不建议大小写混合使用。 【数据类型】 寄存器关键字reg，默认初始值位不定值X； reg[31:0] delay_cnt; //[31:0],指定寄存器位宽32位， reg key_reg; // 默认位宽为1. reg类型数据只能在always和initial语句中被赋值。 线网表示结构实体的物理连线，包括wire和tri类型 参数常量，用parameter定义。 parameter H_SYNC = 11'd41; 【运算符】 [条件操作符] ?: 例，a?b:c //如果a为真就选b，否则选择c。 result=(a>=b)?a:b; [逻辑运算符] ！&& || [位运算符] ~ & | ^（按位异或） a&b; //自动将位宽小的数高位补零至较大数的位宽，然后按位与操作。[移位运算符] << >> 用0填补移出的空位。左移时位宽增加，右移位宽不变。 [位拼接运算符] {} 例，{a,b} //将a和b拼接起来，作为一个新信号,a为高位。 c={a,b[3:0]}; //a、b位宽均为8位，c为8+4=12位。
XFP模块电路设计
XFP模块电路设计 一、应用要求 1、多速率应用：TELECOM（SONET OC-192 and G.709 “OTU-2”） DATACOM（10 Gb/s Ethernet and 10 Gb/s Fibre Channel） 2、XFI（9.95Gb/s~11.7Gb/s）高速信号可以在改良的FR4电路板上传输 300mm或普通的FR4电路板上传输200mm。 3、热插拔智能化，能够提供模块的实时工作状态的监视值 二、指标要求 3、封装结构：按照XFP-MSA的要求 三、方案选择 1、发射器件的选择：采用公司成熟的TO封装工艺开发的发射器件。 2、接收组件的选择：采用公司成熟的TO封装工艺开发的接收组件。
四、电路设计 1、原理框图 LOS Data In TxDis SCL SDA TxFault
2、原理图设计 3、PCB设计 （1）传输线设计： 在PCB设计中采用微带线来进行信号传输，保证高深信号在PCB上传输不发生波形畸变，我们通过AppCAD模拟可得到微带线的宽度和各微带线之间的间距。在10Gb/s的工作速率下，信号波长已经可以与器件尺寸相比拟，基于电路性能、器件选择和电磁兼容等因素的考虑，必须以网络散射分析（S参数）、信号完整性分析、电磁仿真分析、电路仿真分析等手段，来综合考量实际电路系统的工作性能。对电路板、元器件进行结构性电磁仿真并精确提取相应的SPICE电路模型参数，作为电路设计的依据，以此有效减小电感器件在高频设计应用中的误差影响。而且现在国外的产品技术参数大多包含有S参数，通常可用于精确的高频应用分析。信号传输微带线的等效分析见下图。
高速电路设计的经典案例
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高速数字设计的经典案例若干则
【摘要】 随着这些年半导体工艺突飞猛进的发展， “高速数字设计”对广大硬件工程师来说，已经不再是一 个陌生的词。从航空、雷达到汽车电子，从无线通信到有线接入，甚至在一些低端的嵌入式系统上，高 速数字电路都已经在大行其道。 目前行业内已经有不少关于高速数字电路理论的好文章， 笔者就不在这 上面掺和了。 本文着眼于理论和实际相结合， 所用的素材都来自笔者亲历过的案例， 相信活生生的事实， 比空洞的理论更有说服力，也希望能使入行不久的硬件工程师们得到他们想要的信息，今后少走弯路。 由于不会对理论作过多的阐述， 因此， 本文的阅读对象应该具有一点点高速数字设计的理论基础， 请知。 【关键词】 高速数字设计 高速数字电路 案例
1 信号完整性
什么词汇在高速数字设计中出现得最多？对了，SI（Signal Integrity），也就是信号完整性。信 号完整性问题的表现形式多种多样，主要有如下种类：
图 1 过冲（OVERSHOOT）
图 2 振铃（RING）
图 3 非单调性（NON MONOTONIC）
过冲： 当较快的信号沿驱动一段较长的走线， 而走线拓扑上又没有有效的匹配时， 往往会产生过冲。 过冲带来的问题主要是“1”电平高于接收端器件的输入最大电压值(VIHmax)，或“0”电平低于接收端 器件的输入最小电压值(VILmin)，这样可能给器件带来潜在的累积性伤害，缩短其工作寿命，从而影响 产品的长期稳定性。
Smarteebit
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无线模块电路设计
基于MRF24J40的IEEE802.15.4无线收发电 路设计 时间：2010-11-30 19:05:33 来源：作者：黄智伟何娜 IEEE802.15.4无线收发器MRF24J40芯片内部包含有SPI接口、控制寄存器、MAC 模块、PHY驱动器四个主要的功能模块，支持IEEE802.15.4，MiWiTM，ZigBee等协议，工作在2.405～2.48 GHz ISM频段，接收灵敏度为-91 dBm，最大输入电平为+5 dBm，输出功率为+0 dBm，功率控制范围为38.75 dB，集成有20 MHz和32.768 kHz主控振荡器，MAC／基带部分采用硬件CSMA-CA结构，自动ACK6和FCS检测，CTR、CCM和CBC-MAC 模式采用硬件加密(AES-128)，电源电压范围为2.4～3.6 V，接收模式电流消耗为18 mA，发射模式电流消耗为22 mA，睡眠模式电流消耗为2μA。 MRF24J40采用6 mm×6 mm QFN-40封装，引脚端封装形式如图1所示。图中：引脚端RFP和RFN分别为芯片的RF差分输入／输出正端和负端，两者都是模拟输入／输出端口，与系统天线相连接；VDD为电源电压输入引脚端，每个电源电压输入引脚端都必须连接一个电源去耦电容；GND为接地引脚端，必须低阻抗的连接到电路的接地板；GPIOO～GPIO5是通用数字I／O口，其中GPIO0也被用来作为外部功率放大器使能控制，GPIO1和GPIO2也被用来作为外部TX／RX开关控制；RESET为复位引脚端，低电平有效；WAKE为外部唤醒触发输入端；INT为到微控制器的中断引脚端；SDO，SDI，SCK和CS是MRF24J40的SPI接口输入输出引脚端，其中SDO是MRF24J40的串行数据输出，SDI是MRF24J40的串行接口数据输入，SCK是串行接口的时钟，CS是串行接口使能控制引脚端；LPOSC1和LPOSC2为32 kHz晶振输入正端和负端；OSC1和OSC2为20 MHz晶振输入正端和负端；CLKOUT为20／10／5／2.5 MHz时钟输出端；LCAP引脚端用来连接一个180 pF的PLL环路滤波器电容；XIP和RXQP为接收I通道和Q通道输出正端。 2 MRF24J40构成的IEEE802.15.4无线收发电路 MRF24J40构成的IEEE802.15.4无线收发电路如图2所示，各电源电压引脚端根据需要分
verilog EDA 数字秒表设计 quartus
课程考查报告 课程名称 EDA技术 题目名称数字电子钟 学生学院信息工程学院 专业班级通信工程09(1)班 学号 310900xx 学生姓名陈 XX 任课教师李学易 2013 年12月27日
电子钟 设计目的： 根据实验板的资源和利用Quartus II软件编译、仿真可以实现电子钟的数字系统设计。 设计内容： 数字电子钟的功能： 1、时钟显示功能（显示时、分、秒） 2、时钟调整功能（小时、分钟的校准） 3、闹钟设置功能 设计方案： 根据程序设计需要，信号的定义如下： Clk:标准时钟信号，频率为4Hz Clk_1k:产生闹铃声、报时声的时钟信号，频率为1024Hz Mode:功能控制信号，为0：计时功能；1：闹钟功能；2：手动校时功能 Turn:接按键，在手动校时功能时，选择的是校准小时，还是分钟； 若长时间按该键，可使秒信号清零 Change:接按键，在手动校时时，每按一次，计数器加一 若长按，则连续快速加一 Hour,min,sec:此三信号分别输出并显示时、分、秒信号 Alert:输出到扬声器的信号，产生闹钟音和报时音； 闹钟音为持续20秒的“嘀嘀嘀”音，若按住change键，
则可屏蔽该音； 报时音为“嘀嘀嘀嘀嘟”四短一长音。 Ld_alert:接发光二极管，指示是否设置了闹钟功能 Ld_hour:接发光二极管，指示当前调整的是小时信号Ld_min:接发光二极管，指示当前调整的是分钟信号 实验结果： 时序仿真图： RTL图：
D ENA Q PRE CLR D Q PRE ENA CLR D Q PRE ENA CLR D Q PRE ENA CLR D Q PRE ENA CLR D Q PRE ENA CLR D Q PRE ENA CLR D Q PRE ENA CLR D Q PRE ENA CLR D Q PRE ENA CLR D ENA Q PRE CLR D ENA Q PRE CLR D Q PRE ENA CLR D ENA Q PRE CLR SEL DATAA DATAB OUT0 MUX21 < A[7..0]B[7..0] LESS_THAN SEL[1..0]DATA[3..0] OUT MUX SEL[1..0] DATA[3..0] OUT MUX SEL[1..0] DATA[3..0] OUT MUX SEL[1..0] DATA[3..0] OUT MUX SEL DATAA DATAB OUT0 MUX21 SEL[1..0] DATA[3..0] OUT MUX = A[3..0] B[3..0] EQUAL + A[3..0] B[3..0] ADDER + A[3..0] B[3..0] ADDER SEL[1..0] DATA[3..0] OUT MUX SEL[1..0] DATA[3..0] OUT MUX SEL[1..0] DATA[3..0] OUT MUX < A[7..0] B[7..0] LESS_THAN D Q PRE ENA CLR 01 01 01 D Q PRE ENA CLR D ENA PRE CLR Q SEL[1..0] DATA[3..0] OUT MUX IO_BUF (TRI) D ENA PR E CLR Q loop1~_OUT0 loop1_OUT0 loop2~_OUT0 loop2_OUT0 loop3~_OUT0 loop3_OUT0 loop4~_OUT0 loop4_OUT0 num1~0_OUT0 num1_OUT0num2~0_OUT0 num2_OUT0num3~0_OUT0 num3_OUT0num4~0_OUT0 num4_OUT0 sound~_OUT0 sound_OUT0 Equal0_OUT ct1~0_OUT0 ct2~0_OUT0 cta~0_OUT0 ctb~0_OUT0 minclk~1_OUT0minclk_OUT0 always9~0_OUT0 Mux6_OUT Mux7_OUT Mux8_OUT Mux0_OUT WideNor5_OUT0 Mux2_OUT Mux3_OUT Mux4_OUT LessThan0_OUT min1~_OUT0 ct1_OUT0 min1_OUT0 Equal18_OUT alert1_OUT0m~_OUT0 m_OUT0Mux25_OUT sec[7]~7_OUT0sec[6]~6_OUT0sec[5]~5_OUT0sec[3]~0_OUT0sec[2]~1_OUT0sec[1]~2_OUT0sec[0]~3_OUT0 Mux1_OUT sec[2]_557_OUT0clk_2Hz clk loop1[1..0] loop2[1..0] loop3[1..0] loop4[1..0] num1[1..0] 1' h0 --num2[1..0] 1' h0 --num3[1..0] 1' h0 --num4[1..0] 1' h0 --sound[1..0] ear ct1~0 ct2~0 cta~0 ctb~0 alert~0 clk_1k alert2~0alert2~1 clk_1Hz sec1[7..0] minclk sec1~[15..8] 8' h00 --WideNor7 LessThan1 8' h54 -- Mux5 3' h0 -- Mux6 3' h0 --Mux7 3' h0 --Mux8 3' h0 --sec1~[7..0] 4' h0 --Mux0 3' h0 --WideNor5 Equal8 4' h9 -- Add6 4' h1 -- Add7 4' h1 -- Mux2 3' h0 --Mux3 3' h0 --Mux4 3' h0 --LessThan0 8' h20 --min1[7..0] always16~9 always16~0 alert2 alert2~2 alert~2 alert alert~1 m[1..0] mode sec[4]$latch Mux25 4' h7 --sec[4]~4 sec[7..0] sec[2]_557
数字电路设计实例
数字电路综合设计案例 8.1 十字路口交通管理器 一、要求 设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。 二、技术指标 1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。 2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意， 执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮。 3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。 三、设计原理和过程： 本课题采用自上而下的方法进行设计。 1．确定交通管理器逻辑功能 ⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能： ①甲道通行，乙道禁止通行； ②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过； ③甲道禁止通行，乙道通行； ④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。 ⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。 ⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后， 阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。 设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。这种规定是为了简化设计。 由上述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。示意图中甲道的红、黄、绿灯分别用R、Y、G表示，而乙道的红、黄、绿灯分别用r、y、g表示。简单逻辑流程图中设定通行（禁止）时间为60秒，停车时间为10秒。
基于FPGA(Verilog)的数字式秒表格模板设计
基于FPGA的数字式秒表 一、设计任务及要求 秒表由于其计时精确，分辨率高（0.01 秒），在各种竞技场所得到了广泛的应用，本次设计的任务就是设计一个基于FPGA 的数字式秒表。 1 （1 （2 启/ 下启/ （3 （4 到8 个数码管的七段LED，还有3 个管脚用于选择点亮哪个数码管，每隔很短的一段时间8 个数码管交替点亮，依次循环，动态显示，由于人眼的视觉残留，可以观察到连续的测量计数器的计数值。 上电后，八个数码管中左边四个显示自己的学号后四位，在运行过程中一直不变；右边四个显示计时时间，范围0000~9999，利用两个按钮S1、S2 控制计时。 2、提高要求：
加入小数点，计时数码管显示范围00.00~99.99。 二、系统原理框图 ); input Clk; output Out; reg Out; reg [3:0] Cout;
reg Clk_En; initial Out<=0; always @(posedge Clk ) begin Cout <= (Cout == 4'd10) ? 4'd0 : (Cout + 4'd1); input Clk; input EN,RET; output [3:0] CQ; output OUT; reg OUT;
/*---------------------------------------------------*/ wire Rst_n; assign Rst_n = RET; /*---------------------------------------------------*/ reg[3:0] Led; if(Led<=4'd8) Led = Led + 3'd1; else Led=4'd0; end
《verilog_数字系统设计课程》(第二版)思考题答案
绪论 1.什么是信号处理电路？它通常由哪两大部分组成？ 信号处理电路是进行一些复杂的数字运算和数据处理，并且又有实时响应要求的电路。它通常有高速数据通道接口和高速算法电路两大部分组成。 2.为什么要设计专用的信号处理电路？ 因为有的数字信号处理对时间的要求非常苛刻，以至于用高速的通用处理器也无法在规定的时间内完成必要的运算。通用微处理器芯片是为一般目的而设计的，运算的步骤必须通过程序编译后生成的机器码指令加载到存储器中，然后在微处理器芯片控制下，按时钟的节拍，逐条取出指令分析指令和执行指令，直到程序的结束。微处理器芯片中的内部总线和运算部件也是为通用目的而设计，即使是专为信号处理而设计的通用微处理器，因为它的通用性也不可能为某一特殊的算法来设计一系列的专用的运算电路而且其内部总线的宽度也不能随便的改变，只有通过改变程序，才能实现这个特殊的算法，因而其算法速度也受到限制所以要设计专用的信号处理电路。 3.什么是实时处理系统？ 实时处理系统是具有实时响应的处理系统。 4.为什么要用硬件描述语言来设计复杂的算法逻辑电路？ 因为现代复杂数字逻辑系统的设计都是借助于EDA工具完成的，无论电路系统的仿真和综合都需要掌握硬件描述语言。 5.能不能完全用C语言来代替硬件描述语言进行算法逻辑电路的设计？ 不能，因为基础算法的描述和验证通常用C语言来做。如果要设计一个专用的电路来进行这种对速度有要求的实时数据处理，除了以上C语言外，还须编写硬件描述语言程序进行仿真以便从电路结构上保证算法能在规定的时间内完成，并能通过与前端和后端的设备接口正确无误地交换数据。 6.为什么在算法逻辑电路的设计中需要用C语言和硬件描述语言配合使用来提高设计效率？ 首先C语言很灵活，查错功能强，还可以通过PLI编写自己的系统任务，并直接与硬件仿真器结合使用。C语言是目前世界上应用最为广泛的一种编程语言，因而C程序的设计环境比Verilog HDL更完整，此外，C语言有可靠地编译环境，语法完备，缺陷缺少，应用于许多的领域。比较起来，Verilog语言只是针对硬件描述的，在别处使用并不方便。而用Verilog的仿真，综合，查错等大部分软件都是商业软件，与C语言相比缺乏长期大量的使用，可靠性较差，亦有很多缺陷。所以只有在C语言的配合使用下,Verilog才能更好地发挥作用。C 语言与Verilog HDL语言相辅相成，互相配合使用。这就是即利用C语言的完整性又要结合Verilog对硬件描述的精确性，来更快更好地设计出符合性能要求的
Verilog语言基础知识
Verilog HDL语言基础知识 先来看两个Verilog HDL程序。 例一个8位全加器的Verilog HDL源代码 module adder8(cout,sum,ina,inb,cin); output[7:0] sum; output cout; input[7:0] ina,inb; input cin; @ assign {cout,sum}=ina+inb+cin; 模块的端口声明了模块的输人和输出口。其格式如下： module 模块名(口1，口2，口3，口4，……)； 2．模块内容 模块内容包括I/O说明，信号类型声明和功能定义。 (1) I/O说明的格式如下: ； 输人口: input端口名1，端口名2，……端口名N; 输出口: output端口名l，端口名2，……端口名N; I/O说明也可以写在端口声明语句里。其格式如下: module module_name(input portl，input port2，…output portl，output port2，…); (2)信号类型声明: 它是说明逻辑描述中所用信号的数据类型及函数声明。如 （ reg[7:0] out; 数字 (1)整数
在Verilog HDL中，整数型常量(即整常数)有以下4种进制表示形式: ◇二进制整数(b或B); ◇十进制整数(d或D); ◇十六进制整数(h或H); ◇八进制整数(o或O)。 ) 完整的数字表达式为: <位宽>'<进制> <数字>， 位宽为对应二迸制数的宽度，如: 8'b nets型变量wire nets型变量指输出始终根据输入的变化而更新其值的变量，它一般指的是硬件电路中的各种物理连接。Verilog HDL中提供了多种nets型变量，具体见表。 这里着重介绍wire型变量。wire是一种常用的nets型变量，wire型数据常用来表示assign语句赋值的组合逻辑信号。Verilog HDL模块中的输入/输出信号类型缺省时自动定义为wire型。Wire型信号可以用作任何方程式的输入，也可以用作assign语句和实例元件的输出,其取值为0,1,x,z。 wire型变量格式如下： & ⑴．定义宽度为1位的变量： wire 数据名1，数据名2，……数据名n； 例如：wire a,b; register型变量reg register型变量对应的是具有状态保持作用的电路元件，如触发器、寄存器等。register
基于verilog数字秒表的设计实现--生产实习报告
生产实习报告 班级：通信13-2班 姓名：闫振宇 学号：1306030222 成绩： 电子与信息工程学院 信息与通信工程系
基于verilog 数字秒表的设计实现 1. 概述 硬件描述语言HDL ( HardwareDescription Langyage) 是一种用形式化方法来描述数字电路和系统的语言。数字电路系统的设计这里用这种语言可以从上层倒下层逐层描述自设计思想用一系列分层的模块来表示极其复杂的数字系统，然后用EDA 工具逐层验证，把其中需要为具体物理电路的模块组合由自动综合工具转换到门级电路网表。Verilog HDL 是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。使用VERILOG 进行系统设计时采用的是从顶至下的设计，自顶向下的设计是从系统机开始巴西同划分为若干个基本单元，然后再把每个单元划分为下一层的基本单元，这样下去直到可以直接用EDA 元件库中的基本元件来实现为止。 2. 设计目的及要求 a. 有源晶振频率：50MHZ ； b. 测试计时范围：00' 00” 00 ~ 59 '，59显”示9的9 最长时间为59 分59 秒； c. 数字秒表的计时精度是10ms； d. 显示工作方式：六位BCD 七段数码管显示读数，两个按钮开关(一个按钮使秒表复位，另一个按钮控制秒表的启动/暂停)。 3. 设计原理秒表的逻辑结构较简单，它主要由四进制计数器、十六进制计数器、分频器、数据选择器、和显示译码器等组成。在整个秒表中最关键的是如何获得一个精确的100HZ 计时脉冲，除此之外，整个秒表还需有一个启动信号和一个清零信号，以便秒表能随意停止、启动以及清零复位。 秒表有共有6个输出显示，其中6个显示输出数据，分别为百分之一秒、十分之一秒、秒、十秒、分、十分，所以共有 6 个计数器与之相对应； 6 个计数器的输出全都为BCD 码输出，这样便与同显示译码器连接。 利用一块芯片完成除时钟源，按键和显示器之外的所有数字电路功能。所有数字逻辑功能都在CPLD 器件上用Verilog 语言实现。这样设计具有体积小，设计周期短，调试方 便，故障率地和修改升级容易等特点。 本设计采用依次采用以下设计方法： 1）按键输入缓存，键盘消抖设计；
Saber常见电路仿真实例
Saber常见电路仿真实例 一稳压管电路仿真 (2) 二带输出钳位功能的运算放大器 (3) 三5V/2A的线性稳压源仿真 (4) 四方波发生器的仿真 (7) 五整流电路的仿真 (10) 六数字脉冲发生器电路的仿真 (11) 七分频移相电路的仿真 (16) 八梯形波发生器电路的仿真 (17) 九三角波发生器电路的仿真 (18) 十正弦波发生器电路的仿真 (20) 十一锁相环电路的仿真 (21)
一稳压管电路仿真 稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示： 在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示： 从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输
出足以超出稳压管工作范围的电流。 二带输出钳位功能的运算放大器 运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路,其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压. 对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V->2V,步长为0.1V,仿真结果如下图所示:
Verilog语言基础教程
Verilog HDL Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象 设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。 Verilog HDL 语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。所有这些都使用同一种建模语言。此外，Verilog HDL语言提供了编程语言接口，通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。 Verilog HDL语言不仅定义了语法，而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。因此，用这种语言编写的模型能够使用Verilog仿真器进行验证。语言从C编程语言中继承了多种操作符和结构。Verilog HDL提供了扩展的建模能力，其中许多扩展最初很难理解。但是，Verilog HDL语言的核心子集非常易于学习和使用，这对大多数建模应用来说已经足够。当然,完整的硬件描述语言足以对从最复杂的芯片到完整的电子系统进行描述。 =============================== 中文版Verilog HDL简明教程：第1章简介 Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。 Verilog HDL 语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。所有这些都使用同一种建模语言。此外，Verilog HDL语言提供了编程语言接口，通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。 Verilog HDL语言不仅定义了语法，而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。因此，用这种语言编写的模型能够使用Verilog仿真器进行验证。语言从C编程语言中继承了多种操作符和结构。Verilog HDL提供了扩展的建模能力，其中许多扩展最初很难理解。但是，Verilog HDL语言的核心子集非常易于学习和使用，这对大多数建模应用来说已经足够。当然,完整的硬件描述语言足以对从最复杂的芯片到完整的电子系统进行描述。 历史 Verilog HDL语言最初是于1983年由Gateway Design Automation公司为其模
FPGA电子秒表计时器verilog实验报告
华中科技大学 《电子线路设计、测试与实验》实验报告 实验名称：用EDA技术设计多功能数字钟 院（系）：电子信息与通信学院 专业班级： 姓名： 学号： 时间： 地点： 实验成绩： 指导教师： 2018 年 3 月 27 日
一. 实验任务及要求 基本要求：电子秒表 1)可计时的范围0.00s~99.99s（显示用七段数码管，显示小数点）。 2)能够暂停，能够在计时结束使用灯光或者声音报警提示。 提高要求: PWM波产生器 1)可输出占空比按10%递进的PWM波（示波器测量查看）。 二.实验条件 实验板:Nexys4 DDR 实验软件:ISE14.7,ModelSim 三.预习要求 1.NEXYS 4 DDR开发板说明。 2.有限状态机。 3.数码管扫描显示。 四.实验原理 1.电子秒表 设计框图 电子时钟 stopwatch.v(主 程序) counter10.v(计 数器) Divider.v(分频 器) SEG7_LUT.v(数 码管显示)
模块分析 1)分频模块(Divider.v) 将系统给定的100MHZ 的频率通过分频模块变成100Hz 的clk(用来计时)和4000Hz的 clk_seg(用来扫描数码管)。 代码如下： 原理:输入的100MHz 的信号为CLK_100MHz，每当CLK_100MHz 上升沿来时，Count_DIV 计数加1，且每当Count_DIV =100M/(2*100)=0.5M 时，CLK_Out取反一次并且Count_DIV <=0，这样会得到一个100Hz 的信号。 当需要得到4000Hz的clk_seg时，在顶层模块中修改parameter OUT_Freq=4000;这样，每当Count_DIV=100M/(2*4000)=12500时，CLK_Out取反一次并且Count_DIV <=0，这样会得到一个4000Hz 的信号。 在主程序中修改参数如下:
实验四串口接收模块电路设计
实验四串口接收模块电路设计 一、实验目的： 1、熟练使用ISE设计工具。 2、理解串口传输协议。理解采用“自顶向下”设计思路，分解模块的方法。 3、在ISE使用Verilog HDL设计串口接收模块，完成仿真、下载。 二、原理分析 （一）串口传输协议概述 设计完成异步串口通信通用异步收发是一种典型的异步串口通信，简称UART。串口通信时序如图1所示。 图1 通用异步收发时序图 由图1可以看出，在没有数据传送时，通信线会一直处于高电平，即逻辑1状态；当有数据传送时，数据帧以起始位开始，以停止位结束。起始位为低电平，即逻辑0状态；停止位为高电平，即逻辑1状态，其持续时间可选为1位、1.5位或2位（本次设计选择持续时间1位）。接收端在接收到停止位后，知道一帧数据已经传完，转为等待数据接收状态；只要再接收到0状态，即为新一帧数据的起始状态。 数据帧的数据位低位（LSB）在前，高位(MSB)在后，根据不同的编码规则，数据位可能为5位、6位、7位或者8位(本次设计数据位定位8位)。校验位也可根据需要选择奇校验、偶校验或者不要校验（本次设计不要校验位）。 （二）串口时序分析 串口通讯常用“波特率”表述串口传输速率，常用的参数有9600 bps 和115200 bps等。在硬件传输角度看，波特率表征了传输一位数据所需要的时间。例如：波特率是9600 bps，传输一位数据的时间是1/9600= 0.000104166666666667秒。如果FPGA系统时钟是20MHZ，则一位数据传输时间相当于(1/9600)/(1/20M）=2083个20MHZ时钟周期。 设一帧数据位数=1（开始位）+8（数据位）+1（校验位）+1（结束位）=11位，所以传输一帧数据的时间是11*1/9600=0.00114583333333333333333333333333秒。 为了稳定采集串口数据帧的数据，需要在每位数据的“中间时刻”采样，由此，需要在每位数据开始时刻对时钟进行计数，若系统时钟是20MHZ，则在计数至2083/2=1042时采样此时刻的数值。 三、系统分析： 为实现串口接收电路，FPGA应该完成： 1、及时发现数据传输的开始，并判断每一位的开始。 2、按照“在数据位中间采样”的要求，确认采样时刻。 3、将采样得到串行数据转换为并行数据。
电源电路设计模块图
电源电路单元 前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。 按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。 一、电源电路的功能和组成 每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。 电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电，应该先把220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。 二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。 （ 1 ）半波整流 半波整流电路只需一个二极管，见图 2 （ a ）。在交流电正半周时 VD 导通，负半周时 VD 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电
基于Verilog HDL设计的数字时钟
深圳大学考试答题纸 (以论文、报告等形式考核专用) 二○18 ～二○19 学年度第一学期 课程编 1602080001 课程名称 号 学 姓名李思豪专业年级电子科学与技术16级1班号 题目：基于Verilog HDL设计的数字时钟 摘要：本文利用Verilog HDL语言自顶向下的设计方法设计多功能数字钟，突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易理解等优点，并通过Altera QuartusⅡ 6.0和cyclnoe II EP2C35F672C6完成综合、仿真。此程序通过下载到FPGA芯片后，可应用于实际的数字钟显示中 关键词：Verilog HDL；硬件描述语言；FPGA
目录 一、实验任务 (3) 实验目的 (3) 实验要求 (3) 二、设计思路 (3) 三、实验结果 (10) 四、总结与收获 (14)
一、实验任务 实验目的 1.深入了解基于quartus ii工具的复杂时序逻辑电路的设计。 2.理解并熟练利用EDA工具进行综合设计。 3.熟练掌握芯片烧录的流程及步骤。 4.掌握Verilog HDL 语言的语法规范及时序电路描述方法。 实验要求 设计一个带秒表功能的24 小时数字钟，它包括以下几个组成部分： ①显示屏，由6 个七段数码管组成，用于显示当前时间(时：分，秒)或设置的秒表时间； ②复位键复位所有显示和计数 ③设置键，用于确定新的时间设置，三个消抖按键分别用于时分秒的设置 ④秒表键，用于切换成秒表功能 基本要求 (1) 计时功能：这是本计时器设计的基本功能，每隔一秒计时一次，并在显示屏上显示当前时间。 (2) 秒表功能：设置时间，进行倒计时功能 (3) 设置新的计时器时间：按下设置键后，用户能通过时分秒三个消抖按键对时间进行设置。 二、设计思路 1、总原理框图：