Verilog数字系统设计0

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1、数字系统设计(Verilog)--建模、仿真、综合、验证和实现--邓小莺dengxy@szu.edu.cn深圳大学信息工程学院参考教材Verilog数字系统设计教程（第二版）北京航空航天大学出版社，夏宇闻著课时安排和学习方法1-15周上课；1-5周讲基本语法结构，第6周开始做实验，单周做实验，一共做5次实验；16-18周期末大设计；考核方法：考勤成绩15%；实验成绩25%；期末大设计60%；理论与实践结合的学习方法主要内容复杂数字系统与信号处理的关系为什么要研究复杂的数字逻辑系统设计数字系统的基本方法设计复杂数字系统的工具和手段数字系统的基本结构Verilog语言的特点

2、和基本语法主要内容Verilog模块和电路结构的关系两种不同的Verilog模块可综合模块的风格测试用模块的编写要点语法要点设计示例分析数字电路课程内容回顾数制和码制组合逻辑电路组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的设计时序逻辑电路时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的设计数字电路课程内容回顾（续）典型组合逻辑单元案例编码/译码器数据选择器查找表/ROM典型时序逻辑单元案例计数器移位寄存器数字系统设计要点编码/状态的优化选择中小规模的逻辑电路单元拆分复杂数字系统与信号处理的关系--接口逻辑+专门设计的高速计算逻辑数字信号处理的基本概念现代电子系统设备中广泛使用了数字信号处理专用集成

3、电路。用于数字信号传输中所必需的滤波、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。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。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。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：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

4、程序。输入/输出数据大多为数据流，直接用于控制。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？实时数字信号处理系统实现中存在的技术难点和解决办法算法问题。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。实时数字信号处理系统实现中存在的技术难点和解决办法电路实现的两个方向：FPGA专用集成电路实时数字信号处理系统实现中存在的技术难点和解决办法用于信号处理的FPGA和专用集成电路（ASIC）设计的方法：VerilogH

5、DL建模、仿真、综合和全面验证。为什么要研究复杂的数字逻辑系统？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为什么要设计复杂的数字逻辑系统？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：硬件描述语言怎样

6、设计如此复杂的系统？传统的设计方法：-查用器件手册；-选用合适的微处理器和电路芯片；-设计面包板和线路板；-调试；-定型；-设计复杂的系统（几十万门以上）极其困难。怎样设计如此复杂的系统？现代的设计方法：-选用合适的EDA仿真工具；-选用合适电路图输入和HDL编辑工具；-逐个编写可综合HDL模块；-逐个编写HDL测试模块；-逐个做VerilogHDL电路逻辑访真；-编写VerilogHDL总测试模块；-做系统电路逻辑总仿真；怎样设计如此复杂的系统？现代的设计方法（续前）：-选用合适的基本逻辑元件库和宏库-租用或购买必要的IP核；-选用合适的综合器；-进行综合得到门级电路

7、结构；-布局布线，得到时延文件；-后仿真；-定型，FPGA编码或ASIC投片Top-Down设计思想系统级设计模块A模块B模块C模块A1模块A3模块A2模块C1模块C3模块C2模块B2模块B1用EDA设计数字系统的流程电路图设计文件HDL设计文件电路功能仿真HDL功能仿真HDL综合确定实现电路的具体库名布线后门级仿真与实现逻辑的物理器件有关的工艺技术文件优化、布局布线电路制造工艺文件或FPGA码流文件有问题有问题有问题没问题没问题没问题没问题为什么要用硬件描述语言来设计？电路的逻辑功能容易理解；便于计算机对逻辑进行分析处理；把逻辑设计与