verilog hdl复杂数字系统设计-本2011

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1、VerilogHDL复杂数字系统设计讲解人:邵蔚电话:13773666530办公地点：12-617室E-mail:ntsw@163.com2021/7/121南通大学电子信息学院什么是复杂的数字逻辑系统嵌入式微处理机系统数字信号处理系统高速并行计算逻辑高速通信协议电路高速编码/解码、加密/解密电路复杂的多功能智能接口门逻辑总数超过几万门达到几百甚至达几千万门的数字系统2021/7/122南通大学电子信息学院为什么要设计复杂数字逻辑系统对嵌入式系统的性能要求越来越高-通用的微处理机不能满足要求-硬件结构是提高系统总体性能

2、的关键-软件只能提高系统的灵活性能-军用系统的实时、高可靠、低功耗要求-系统的功能专一，但对其各种性能要求极高-降低系统的设计和制造成本2021/7/123南通大学电子信息学院设计数字系统的基本方法传统的：线路图现代的：硬件描述语言2021/7/124南通大学电子信息学院数字信号处理、计算、程序算法和硬线逻辑的基本概念数字信号处理计算（Computing）算法和数据结构编程语言和程序体系结构硬线逻辑2021/7/125南通大学电子信息学院数字信号处理现代电子系统设备中广泛使用了数字信号处理专用集成电路。用于数字信号传输

3、中所必需的滤波、变换、加密、解密、编码、解码、纠检错、压缩、解压缩等操作。处理工作从本质上说都是数学运算。完全可以用计算机或微处理器来完成处理工作。2021/7/126南通大学电子信息学院计算（Computing）“Computing这门学问研究怎样系统地有步骤地描述和转换信息，实质上它是一门覆盖了多个知识和技术范畴的学问，其中包括了计算的理论、分析、设计、效率和应用。它提出的最基本的问题是什么样的工作能自动完成，什么样的不能。”（摘自Denningetal.,“ComputingasaDiscipline,”Comm

4、unicationofACM,January,1989）。2021/7/127南通大学电子信息学院算法和数据结构的基本概念算法就是解决特定问题的有序步骤。数据结构就是解决特定问题的相应的模型。2021/7/128南通大学电子信息学院编程语言和程序编程语言：程序员利用一种由专家设计的既可以被人理解，也可以被计算机解释的语言来表示算法问题的求解过程。这种语言就是编程语言。程序：由编程语言所表达的算法问题的求解过程就是。常用的编程语言：C、Pascal、Fortran、Basic或汇编语言。2021/7/129南通大学电子信

5、息学院计算机体系结构和硬线逻辑计算机体系结构：是一门讨论和研究通用的计算机中央处理器如何提高运算速度性能的学问。硬线逻辑：由与门、或门、非门、触发器、多路器等基本逻辑部件造成的逻辑系统。2021/7/1210南通大学电子信息学院数字信号处理系统的分类非实时系统：信号处理的工作是可以事后进行。实时系统：信号处理的工作必须在规定的很短的时间内完成。2021/7/1211南通大学电子信息学院数字信号处理系统的实现非实时系统：通用的计算机和利用通用计算机改装的设备，主要工作量是编写“C”程序。输入/输出数据大多为文本。实时系统

6、：信号处理专用的微处理器为核心的设备，主要工作量是编写汇编程序。输入/输出数据大多为数据流，直接用于控制。2021/7/1212南通大学电子信息学院实时数字信号处理系统实现中存在的技术难点算法问题。电路实现问题：如果由最快的信号处理专用的微处理器为核心的设备也来不及处理如此大量的数据怎么办呢？2021/7/1213南通大学电子信息学院解决办法算法问题。研究并行快速算法。电路实现问题：设计并研制具有并行结构的数字和计算逻辑结构和相应的接口逻辑。两个方向：FPGA、专用集成电路2021/7/1214南通大学电子信息学院第

7、一部分VerilogHDL入门2021/7/1215南通大学电子信息学院1.1数字电子系统CAD技术的发展三个阶段：（1）20世纪60年代—80年代初期CAD(ComputerAidedDesign)阶段（2）20世纪80年代初期—90年代初期CAE(ComputerAidedEngineering)阶段（3）20世纪90年代以来EDA(ElectronicDesignAutomation)阶段第1章Verilog复杂数字设计综述2021/7/1216南通大学电子信息学院数字系统EDA技术就是以计算机为工具，设计者在E

8、DA软件平台上，用硬件描述语言(HardwareDescriptionLanguage)完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可行性，减轻了设计者的劳动强度。20世纪90年代，国