Моделирование уровня ворот
Большинство цифровых проектов выполняются на более высоком уровне абстракции, таком как RTL, хотя иногда становится интуитивно понятно создавать более мелкие детерминированные схемы на более низком уровне с использованием комбинационных элементов, таких как и и или . Моделирование, выполняемое на этом уровне, обычно называется моделированием на уровне ворот. так как это связано с гейтами и имеет однозначную связь между схемой оборудования и кодом Verilog.
Verilog поддерживает несколько базовых логических вентилей, известных как примитивы. так как они могут быть созданы как модули, поскольку они уже предопределены.
И/или/исключающие ворота
Эти примитивы реализуют И и ИЛИ вентиль, который принимает множество скалярных входов и обеспечивает один скалярный выход. Первый терминал в списке аргументов этих примитивов — это выход, который обновляется при изменении любого из входов.
module gates ( input a, b,
output c, d, e);
and (c, a, b); // c is the output, a and b are inputs
or (d, a, b); // d is the output, a and b are inputs
xor (e, a, b); // e is the output, a and b are inputs
endmodule
module tb;
reg a, b;
wire c, d, e;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e));
initial begin
{a, b} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c(and)=%0b d(or)=%0b e(xor)=%0b", $time, a, b, c, d, e);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
end
end
endmodule
Журнал моделирования ncsim> run [T=0 a=0 b=0 c(and)=0 d(or)=0 e(xor)=0 [T=1 a=0 b=1 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=2 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0 [T=4 a=1 b=0 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=5 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0 [T=6 a=0 b=1 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=7 a=1 b=0 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=10 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0 ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Ворота Нанд/Нор/Кснор
Инверсия всех вышеперечисленных вентилей также доступна в формах nand , nor и xnor . Тот же дизайн, что и выше, используется повторно, за исключением того, что примитивы переключаются с их инверсными версиями.
module gates ( input a, b,
output c, d, e);
// Use nand, nor, xnor instead of and, or and xor
// in this example
nand (c, a, b); // c is the output, a and b are inputs
nor (d, a, b); // d is the output, a and b are inputs
xnor (e, a, b); // e is the output, a and b are inputs
endmodule
module tb;
reg a, b;
wire c, d, e;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e));
initial begin
{a, b} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c(nand)=%0b d(nor)=%0b e(xnor)=%0b", $time, a, b, c, d, e);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
end
end
endmodule
Журнал моделирования ncsim> run [T=0 a=0 b=0 c(nand)=1 d(nor)=1 e(xnor)=1 [T=1 a=0 b=1 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=2 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1 [T=4 a=1 b=0 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=5 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1 [T=6 a=0 b=1 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=7 a=1 b=0 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=10 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1 ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Эти вентили могут иметь более двух входов.
module gates ( input a, b, c, d,
output x, y, z);
and (x, a, b, c, d); // x is the output, a, b, c, d are inputs
or (y, a, b, c, d); // y is the output, a, b, c, d are inputs
nor (z, a, b, c, d); // z is the output, a, b, c, d are inputs
endmodule
module tb;
reg a, b, c, d;
wire x, y, z;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .x(x), .y(y), .z(z));
initial begin
{a, b, c, d} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c=%0b d=%0b x=%0b y=%0b x=%0b", $time, a, b, c, d, x, y, z);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
c <= $random;
d <= $random;
end
end
endmodule
Журнал моделирования ncsim> run [T=0 a=0 b=0 c=0 d=0 x=0 y=0 x=1 [T=1 a=0 b=1 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=2 a=1 b=1 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=3 a=1 b=1 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=4 a=1 b=0 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=5 a=1 b=0 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=6 a=0 b=1 c=0 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=7 a=0 b=1 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=8 a=1 b=1 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=9 a=0 b=0 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=10 a=0 b=1 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0 ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Буф/Не ворота
Эти вентили имеют только один скалярный вход и один или несколько выходов. buf обозначает буфер и просто передает значение со входа на выход без изменения полярности. not обозначает инвертор, который инвертирует полярность сигнала на его входе. Таким образом, 0 на его входе даст 1 и наоборот.
module gates ( input a,
output c, d);
buf (c, a); // c is the output, a is input
not (d, a); // d is the output, a is input
endmodule
module tb;
reg a;
wire c, d;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .c(c), .d(d));
initial begin
a = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b c(buf)=%0b d(not)=%0b", $time, a, c, d);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
end
end
endmodule
Журнал моделирования xcelium> run [T=0 a=0 c(buf)=0 d(not)=1 [T=2 a=1 c(buf)=1 d(not)=0 [T=8 a=0 c(buf)=0 d(not)=1 [T=9 a=1 c(buf)=1 d(not)=0 xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Последний терминал в списке портов подключается к входу логического элемента, а все остальные терминалы подключаются к выходному порту логического элемента. Вот пример буфера множественного вывода, хотя он редко используется.
module gates ( input a,
output c, d);
not (c, d, a); // c,d is the output, a is input
endmodule
Журнал моделирования xcelium> run [T=0 a=0 c=1 d=1 [T=2 a=1 c=0 d=0 [T=8 a=0 c=1 d=1 [T=9 a=1 c=0 d=0 xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Буфиф/Уведомление
Буферы и инверторы с дополнительным управляющим сигналом для включения выхода доступны через bufif и notif примитивы. Эти вентили имеют действительный выход только в том случае, если управляющий сигнал включен, иначе выход будет иметь высокий импеданс. Существует две их версии, одна с нормальной полярностью управления, обозначенная цифрой 1, например bufif1. и notif1 и второй с обратной полярностью управления, обозначенной 0, например bufif0 и notif0 .
Verilog