【文章內(nèi)容簡介】 tl2: out=a2。 `ctl3: out=a3。 `ctl4: out=a4。 `ctl5: out=a5。 `ctl6: out=a6。 `ctl7: out=a7。 //控制端為 ctl0~ctl7 對應(yīng)輸出 a0~a7 default: out=439。dx。 //未收到指令時，輸出任意態(tài) endcase 測試程序的核心邏輯設(shè)計(jì) （ 1）指令譯碼電路 begin a={$random}%256。 //從 0~255 共 256 個數(shù)中隨機(jī)生成一個數(shù)作為輸入 a b={$random}%256。 //從 0~255 共 256 個數(shù)中隨機(jī)生成一個數(shù)作為輸入 b opcode=339。h0。 //控制信號設(shè)為初值 0，即 39。plus，求和 repeat(times) //repeat 循環(huán)語句使控制及輸入信號重復(fù)變化 begin 100 a={$random}%256。 b={$random}%256。 opcode=opcode+1。 //每一時鐘到來時，輸入 a,b 改變一隨機(jī)數(shù)，控制信號 +1 end 100 $stop。 //系 統(tǒng)任務(wù)，暫停仿真以觀察輸出波形 end （ 2） 8 路數(shù)據(jù)選擇器 begin a0={$random}%16。 a1={$random}%16。 10 a2={$random}%16。 a3={$random}%16。 a4={$random}%16。 a5={$random}%16。 a6={$random}%16。 a7={$random}%16。 //從 0~15 中隨機(jī)生成輸入 a0~a7 ctl=339。d0。 //控制端置 ctl0 repeat(times) //repeat 語句重復(fù)改變輸入 begin 100 a0={$random}%16。 a1={$random}%16。 a2={$random}%16。 a3={$random}%16。 a4={$random}%16。 a5={$random}%16。 a6={$random}%16。 a7={$random}%16。 //隨機(jī)生成 a0~a7 ctl=ctl+1。 //控制端每次加 1 end 100 $stop。 end 仿真實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵結(jié)果及其解釋 （ 1）指令譯碼電路 11 圖 6 指令譯碼電路波形 指令譯碼電路輸出波形如圖所示 。 控制信號 opcode 為 0 時，輸出為 a+b；控制信號 opcode 為 1 時，輸出為 ab； ......以此類推。 （ 2） 8 路數(shù)據(jù)選擇器 圖 7 8 選 1 數(shù)據(jù)選擇器波形圖 8 路數(shù)據(jù)選擇器輸出波形如圖 7 所示，控制端 ctl 為 0~7 時對應(yīng)輸出 a0~a7。 實(shí)驗(yàn)小結(jié) 通過實(shí)驗(yàn)二，我掌握了如下內(nèi)容： 1） if...else 條件語句的使用。 2） case 條件語句的使用 12 實(shí)驗(yàn)三、賦值、函數(shù)和任務(wù) 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 1—— 阻塞賦值與非阻塞賦值的區(qū)別 實(shí)驗(yàn)要求 本實(shí)驗(yàn)中兩個模塊 blocking和 non_blocking分別采用阻塞賦值和非阻塞賦值語句，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較他們的區(qū)別。 模塊的核心邏輯設(shè)計(jì) （ 1）阻塞賦值 always@(posedge clk) begin b=a。 c=b。 //阻塞賦值， a 賦給 b， b 賦給 c $display(Blocking: a=%d, b=%d, c=%d.,a,b,c)。 //在 Transcript 窗口中顯示賦值后 a,b,c 的值 end （ 2）非阻塞賦值 always@(posedge clk) begin b=a。 c=b。 //非 阻塞賦值 ， a 賦給 b， b 賦給 c $display(Non_Blocking:a=%d, b=%d, c=%d.,a,b,c)。 //在 Transcript窗口中顯示賦值后 a,b,c 的值 end （ 3）改變阻塞賦值程序的寫法，再比較二者的區(qū)別（ 測試程序僅改變調(diào)用的阻塞賦值模塊 ） always@(posedge clk) 13 begin c=b。 b=a。 //改變 阻塞賦值 的順序 ， b 賦給 c， a 賦給 b $display(Blocking: a=%d, b=%d, c=%d.,a,b,c)。 end （ 3）再改變阻塞賦值程序的寫法，比較二者的區(qū)別（測試程序僅改變調(diào)用的阻塞賦值模塊） always@(posedge clk) b=a。 always@(posedge clk) c=b。 測試程序的核心邏輯設(shè)計(jì) 將阻塞與非阻塞賦值模塊用同一測試程序測試 ， 比較其輸出的不同 。 begin a=439。h3。 $display(____________)。 100 a=439。h7。 $display(____________)。 100 a=439。hf。 $display(____________)。 100 a=439。ha。 $display(____________)。 100 a=439。h2。 $display(____________)。 100 $display(___________)。 //每隔 100 個時間單位改變一次輸入 a的值，并顯示輸出 $stop。 end blocking blocking(clk,a,b1,c1)。 //阻塞賦值輸出用 b1,c1 表示 non_blocking non_blocking(clk,a,b2,c2)。 //非阻塞賦值輸出用 b2,c2 表示 14 仿真實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵結(jié)果及其解釋 （ 1）阻塞賦值寫法 1 圖 8 阻塞與非阻塞賦值比較波形圖 圖 9 阻塞與非阻塞賦值輸出結(jié)果 如圖 8 所示 ， b1,c1 為阻塞賦值輸出， 輸入 a 的值 改變時，輸出 b 的值隨之改變 ，同時 b 的值賦給 c，即賦值語句執(zhí)行完后輸出 b, c 值立即改變，然后塊才結(jié)束。 b2,c2 為非阻塞賦值輸出， 賦值語句之后輸出 b, c 的值并不立即改變，而是在塊結(jié)束后才進(jìn)行賦值操作，當(dāng)下一時鐘上升沿到來時，上一個 a 值才賦給 b，同時上一 b 值賦給 c。以上即阻塞與非阻塞賦值的區(qū)別。 a 和 b 的輸出結(jié)果如圖 9 所示。 （ 2）阻塞賦值寫法 2 15 圖 10 阻塞賦值程序變形 1 波形圖 圖 11 阻塞賦值程序變形 1 輸出結(jié)果 改變阻塞賦值程序后的波形圖如圖 10 所示，可見將 b=a, c=b 的順序調(diào)換之后 ，阻塞賦值程序先將上一次時鐘上升沿時 b 的值賦給 c，再將這一次時鐘上升沿時 a 的值賦給 b，即 b 與 a 同時變化但 c 的值是上一個 b 值 。 在波形圖上看，由于輸入 a 的變化時刻對應(yīng)的是時鐘下降沿，而輸出要在下一時鐘上升沿才能顯示，故阻塞與非阻塞輸出 c 在波形圖上看是一致的，實(shí)際上在時鐘下降沿 a 發(fā) 生變化時，阻塞輸出 c 的值已經(jīng)發(fā)生變化。 輸出結(jié)果如圖 11 （ 3）阻塞賦值寫法 3 16 圖 12 阻塞賦值程序變形 2 波形圖 圖 13 阻塞賦值程序 變形 2 輸出結(jié)果 阻塞賦值程序變形 2 的輸出波形與結(jié)果如圖 1圖 13 所示。由于兩個阻塞操作用同一個時鐘沿觸發(fā)，執(zhí)行順序是不確定的。 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 2—— 在 Verilog HDL 中使用函數(shù) 實(shí)驗(yàn)要求 （ 1） 設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn) 函數(shù) 調(diào)用 （ 2）設(shè)計(jì)一個帶控制端的邏輯運(yùn)算電路，分別完成正整數(shù)的平方、立方和最大數(shù)為 5 的階乘運(yùn)算。 模塊的核心邏輯設(shè)計(jì) （ 1） 設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)函數(shù)調(diào)用 17 always@(posedge clk) //clk上升沿觸發(fā)同步運(yùn)算 begin if(!reset) result=0。 //reset 為低時復(fù)位 else begin result=n*factorial(n)/((n*2)+1)。 //調(diào)用 factorial 函數(shù)， verilog在整數(shù)除法運(yùn)算結(jié)果中不考慮余數(shù) end end function[31:0] factorial。 //函數(shù)定義，返回一個 32 位的數(shù) input[3:0] operand。 //輸入一個 4 位操作數(shù) reg[3:0] index。 //函數(shù)內(nèi)部計(jì)數(shù)用中間變量 begin factorial=operand?1:0。 //操作數(shù)為 0 時函數(shù)輸出為 0，否則為 1 for(index=2。index=operand。index=index+1) factorial=index*factorial。 //表示階乘的迭代運(yùn)算 end endfunction （ 2）帶控制端的邏輯運(yùn)算電路 always@(posedge clk) begin if(!reset) result=0。 else begin if(sel==0) result=n*n。 //控制端輸入 sel=0 時，執(zhí)行平方操作 else if(sel==1) result=n*n*n。 //控制端輸入 sel=1 時，執(zhí)行立方操作