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2.1 Verilog HDL概述

Verilog HDL是一种硬件描述语言,并以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为,可以表示逻辑电路图、逻辑表达式,还可以表示数字逻辑系统所实现的逻辑功能。数字电路设计者利用这种语言,以自顶向下的设计思想,用一系列分层次的模块来描述极其复杂的数字系统。然后利用电子设计自动化(EDA)工具,逐层进行仿真验证,再把其中需要转变为实际电路的模块组合在一起,经过自动综合工具转换为门级电路网表。最后利用专用集成电路ASIC或FPGA自动布局布线工具,把网表转换为要实现的具体电路结构。

Verilog HDL语言最初是于 1983 年由Gateway Design Automation公司为其模拟器产品开发的硬件建模语言。由于他们的模拟、仿真器产品的广泛使用,Verilog HDL作为一种便于使用且实用的语言逐渐为众多设计者所接受,并于 1995 年正式成为IEEE标准,称为IEEE Std1364-1995,也就是通常所说的Verilog-95。

2001 年,Verilog HDL进行了修正和扩展,这个扩展后的版本后被称为Verilog-2001,是对Verilog-95 的一个重大改进版本,具备一些新的实用功能,例如敏感列表、多维数组、生成语句块、命名端口连接等。目前,Verilog-2001 是Verilog HDL最主流版本,被大多数商业电子设计自动化软件支持。

2.1.1 Verilog HDL与C语言的区别

Verilog HDL是硬件描述语言,在编译下载到FPGA之后,会生成电路,所以Verilog HDL全部是并行处理与运行的;C语言是软件语言,编译下载到单片机/ CPU之后,还是软件指令,不会根据代码生成相应的硬件电路,而单片机/ CPU处理软件指令需要取址、译码、执行,是串行执行的。

Verilog HDL和C语言的区别也是FPGA和单片机/ CPU的区别,由于FPGA全部并行处理,所以处理速度非常快,这是FPGA的最大优势,也是单片机/ CPU替代不了的。

2.1.2 Verilog HDL与VHDL的区别

Verilog HDL和VHDL都是数字电路系统设计中常用的硬件描述语言,VHDL于 1987 年成为IEEE标准,Verilog HDL于 1995 年成为IEEE标准。Verilog HDL之所以能成为IEEE标准,在于其独特的优越性和强大的生命力。

Verilog HDL和VHDL各自的特点如下:

(1)语法特点

Verilog HDL和VHDL最大的差别在语法上,Verilog HDL是一种类C语言,而VHDL是一种ADA(Action Data Automation,行动数据自动化)语言。由于C语言简单易用且应用广泛,因此也使得Verilog HDL语言容易学习,如果有C语言学习的基础,很快就能够掌握;相比之下,VHDL语句较为晦涩,使用难度较大。

(2)运用群体

由于Verilog HDL早在 1983 年就已推出,至今已有 40 多年的应用历史,因而Verilog HDL拥有更加广泛的设计群体,成熟的资源也比VHDL丰富。

(3)优势不同

传统观念认为Verilog HDL在系统级抽象方面较弱,不太适合大型的系统;VHDL侧重于系统描述,从而更多地为系统级设计人员所采用;Verilog HDL侧重于电路级描述,从而更多地为电路设计人员所采用。但这两种语言仍处于不断完善之中,都在朝着更高级、更强大描述语言的方向前进。其中,经过IEEE Verilog HDL 2001 标准补充之后,Verilog HDL语言的系统级描述性能和可综合性能有了大幅度提高。

2.1.3 Verilog HDL与VHDL的共同特点

Verilog HDL与VHDL的共同特点包括:

①能形式化地抽象表示电路的行为和结构。

②支持逻辑设计中层次与范围的描述。

③可借用高级语言的精巧结构来简化电路行为和结构。

④支持电路描述由高层到低层的综合转换。

⑤硬件描述和实现工艺无关。

目前版本的Verilog HDL和VHDL在行为级抽象建模的覆盖范围方面有所不同。通常认为Verilog HDL在系统级抽象方面要比VHDL略差一些,而在门级开关电路描述方面要强于VHDL。

Verilog HDL推出已经有 40 多年了,拥有广泛的设计群体、成熟的资源,且Verilog HDL容易掌握,只要有C语言的编程基础,通过比较短的时间,经过一些实际的操作,可以在一个月左右掌握这种语言。而VHDL设计相对要难一点,这是因为VHDL不是很直观,一般认为至少要半年以上的专业培训才能掌握。因此,本书全部例程都是使用Verilog HDL开发的。 ME93VufaGH2JH4q7Z9+M87jUUEm/acGJ5+vd15DckVJV2DYbtjx4fDWMC6LNP/Eg

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