Verilog HDL的程序結構

　　首先我們不開始講Verilog HDL的語法，我們從Verilog HDL的程序結構出發。相信大家都看過芯片吧，它有個名字，有個外殼，外殼向外伸出有引腳（BGA封裝的那種請不要亂攪和），然后芯片它可以實現一定的功能。

　　Ok，知道這些之后，我們就來看看Verilog HDL的描述數字電路的程序結構吧。

　　在解釋結構的時候，我拿芯片設計這個例子來打一個不恰當的比方。

　　VerilogHDL程序的大致結構就是這么一個形式，每一個模塊的結構都是一致的只不過語句之間存在一些差別，每一部分的具體描述將在后面進行。

　　二、verilog程序結構的簡單描述

　　OK，現在讓我們現在開始了解一下一些語法和注意事項（注意，我這里不會把語法講得很細很細，我主要是描述一些（我，或者初學者）易忘的，關鍵的語法和知識點），描述的順序不一定按照上面的各個部分喲，我們先描述一些VerilogHDL程序必須的。

　　首先是模塊說明：

　　module 和 endmodule ，這兩個關鍵詞成對出現，一般的內容都會囊括在這兩個兩個關鍵詞之間。一個verilog（.v）文件可以有多個module 。。.endmodule，但是為了方便管理，建議只實現一個。

　　此外無論是能夠綜合成電路的verilog程序還是只是仿真的程序，都需要以模塊的形式給出。

　　模塊名：

　　①模塊名的定義要符合標識符的定義，至于什么是標識符，以后會說的。此外也要注意書寫的規范性。

　　端口說明：

　　①端口可以比方成芯片的輸入輸入管腳，它只有三種類型：輸入，輸出，雙向；

　　②端口有一些附加屬性，如數據類型、符號特性、位寬等；input端口只能是線網類型，output可以是寄存器類型也可以是線網類型，inout也只能是線網類型。至于線網類型和寄存器類型，在以后的數據類型中會介紹。

　　③當端口是總線類型時，可以簡單地理解為端口有多位時，對應于同時描述芯片的多個管腳時，可以給端口加上位寬。即input wire ［M:N］ a;如果M》N，則為降序，a［M］為最高位，位寬為M-N+1位；如果M《N，則最高位位a［N］位，位寬位N-M+1位；

　　④端口的屬性聲明順序可以是：

　　端口的輸入輸出 數據類型 有無符號 位寬 端口名稱 ；

　　如：output reg signed ［7:0］ a;

　　注：數據類型沒有寫則默認為wire 型，有無符號沒有寫默認為無符號型；位寬沒有寫默認為1bit 。

　　⑤當書寫完端口聲明是，括號后面的‘;’千萬不要忘記。

　　程序主體：

　　①前面我們提及到verilog的描述層次中有一個結構化描述，結構化的描述就是一點一點地例化（子模塊、單元門）來實現系統/設計的功能。程序的主體可以是只例化一些門單元，但是verilog的這種純結構化方式的顯然是無法滿足現代設計要求的，因此純結構化方式已經被遺棄。

　　②程序的主體可以是行為描述，也就是通過一些verilog的行為語句來實現設計的要求/功能。行為描述主要有：控制流描述，過程描述，塊語句，時序控制等。對于行為描述，有可綜合的，有不可綜合的，可綜合的行為描述語句/語法就可以認為是RTL級描述時用到的，而不可綜合的行為描述語句/語法可以認為是仿真/建模時用到的。

　　③下面大概說一下行為描述情況，也就是行為描述中無論是可綜合還是不可綜合都可以使用的情況，具體的可綜合和不可綜合的行為級描述語法在后面會描述。

　　控制流描述：以assign關鍵字開頭的語句描述稱為控制流描述，主要用來實現一些簡單的組合邏輯。

　　塊語句：包含在關鍵字begin.。.end 、fork 。。.join之間的語句稱為塊語句。

　　過程描述：由initial模塊、always模塊、function模塊、task模塊這四個模塊實現的過程。

　　時序控制：延時控制、敏感信號控制語句等

　　④塊語句可以有一個名字，寫在begin/fork后面（如beign:adder_disc ），給它一個名字有什么好處呢？好處有兩個，一個是可以在塊內部定義寄存器變量（注意哦，只能寄存器變量，這個寄存器變量在塊內部使用），另外一個就是可以用disable這個關鍵字來中斷語句塊的執行（具體怎么弄，請參看其他書籍，這里不詳述）

　　⑤begin.。.end內的語句是串行的，這是從語法的結果上講的，但是它是可以綜合的，綜合出來的實際電路是并行的，也就是實際電路中，各條語句之間并不全是串行的，這里需要建立一個概念，方便講解以后的阻塞賦值和非阻塞賦值。而fork.。.join 內的語句是同時進行的，然而這是不可綜合的。

　　⑥一個程序的主體中可以有多個initial模塊、always模塊、function模塊、task模塊。Function模塊和task模塊以后介紹。多個Initial模塊、always模塊之間是并行的，但是initial只執行一次，而always是反復執行。

　　initial一般是不可綜合的，用在仿真當中；在進行仿真時，通常被用來描述測試模塊的初始化、監視、波形生成等功能。

　　always用在可綜合的描述當中，一般情況下由敏感列表觸發（至于什么是敏感列表，敏感列表怎么用，請參考其他書籍，我后面也會做一些記載），也就是用在描述RTL級的描述當中，通常被用來對硬件的功能進行描述，可以實現組合邏輯和實現邏輯的功能。

　　上面沒有給出initial格式和always格式只是提了一下簡單應用。

　　⑦程序的主體大多可以由結構描述和行為描述構成

　　模塊的例化：

　　①模塊的例化主要是為實現總體的功能，比如說我要設計一塊芯片，這個芯片的某個功能可以有某個芯片來完成，那我就可以調用這個芯片，例化就是調用這么一個概念。

　　②例化可以使用位置映射，也可使用名稱映射，由于位置映射可讀性太差，容易出錯，所有建議使用名稱映射。下面是名稱映射的格式：

　　被調用（例化）的模塊名字 自定義的例化模塊名（

　　被調用（例化）模塊的端口名 　　（本模塊中的線網變量名），

　　被調用（例化）模塊的端口名 　　（本模塊中的線網變量名）

　　③懸空處理：

　　在模塊例化時，如果被例化的模塊輸入管腳懸空，則該輸入為高阻Z，相當于與外界隔絕，但是實際電路中。。。

　　如果將輸出管腳懸空，則該輸出管腳將被廢棄掉。

　　④不同端口位寬處理

　　當模塊例化端口和被例化的端口位寬不同時，端口通過無符號數的右對齊截斷方式進行匹配。舉個例子說：

　　參數定義與映射：

　　①參數定義就是parameter 那一部分了，也就是可以用一個標識符表示一個固定的參數，當然`define這種宏定義也可以實現這種功能，這樣子提高程序的可維護性和可讀性。

　　使用`define時語法為：`define A 2‘b10 或者`define A 2.

　　一般把`define宏定義語句放在模塊最前面，并且要注意，無論是在子模塊還是頂層模塊中，A 的值都代表2（調用時為 `A）（全局參數）。

　　使用parameter定義的語法為 parameter A = 2或者parameter A= 2’d2；

　　一般放在模塊名字和模塊端口列表之間：模塊名 #（parameter A = XX，。。。。。）（端口列表）;使用parameter定義的參數只在當前模塊中有用（局部參數）

　　localparam定義時，上層模塊不能調用傳遞參數。

　　②參數傳遞：

　　參數傳遞就是在編譯或者仿真的時候，進行維護時，對參數空閑重新復制而更改其值。傳遞的參數是子模塊中定義的parameter，傳遞的方法有兩種：

　　（1）使用’#’符號：在同一模塊中使用’#’符號，參數賦值順序必須與原始模塊定義的順序相同，并不是一定要給所以的參數賦值，但是不允許跳過任何一個參數，即使是保持不變的值也要寫在相應的位置。說了這么一大坨，還是舉個例子吧：

　　這樣子，A_WITH就是x1，B_WITH不改變，但是要寫在相應的位置。

　　（2）使用defparam關鍵字

　　直接上格式：

　　veriloghdl的關鍵字