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Verilog HDL源程序库

　在熟悉了Verilog HDL语法之后，使用Verilog HDL设计FPGA遇到的最大困难可能就是不知如何用Verilog HDL的语句去描述想要实现的电路功能。要克服这一困难，除了提高数字电路设计功底之外，很重要的一点就是要学习他人的经验，多看有经验的设计者设计的源程序。
　　我们提供Verilog HDL源程序库的目的就是想收集尽可能多的谈设计经验的文章和经典的Verilog HDL设计，供大家学习参考。同时也希望大家能提供一些相关资料，使这个程序库能不断得到充实！

状态机举例

你可以指定状态寄存器和状态机的状态。以下是一个有四种状态的普通状态机。 // These are the symbolic names for states // 定义状态的符号名称 parameter [1:0] S0 = 2'h0, S1 = 2'h1, S2 = 2'h2, S3 = 2'h3; // These are the current state and next state variables // 定义当前状态和下一状态变量 reg [1:0] state; reg [1:0] next_state; // state_vector state // 状态向量的转移关系 always @ (state or y or x) begin next_state = state; case (state) S0: begin if (x) begin next_state = S1; end else begin next_state = S2; end end S1: begin if (y) begin next_state = S2; end else begin next_state = S0; end end S2: begin if (x & y) begin next_state = S3; end else begin next_state = S0; end end S3: begin next_state = S0; end endcase end always @ (posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin state <= S0; end else begin state <= next_state; end end 　　同样的状态机也可以用下面的代码以“One hot”编码方式实现。 // These are the symbolic names for states // 定义状态的符号名称 parameter [1:0] S0 = 2'h0, S1 = 2'h1, S2 = 2'h2, S3 = 2'h3; parameter [3:0] s0 = 4'h1, s1 = 4'h2, s2 = 4'h4, s3 = 4'h8; // These are the current state and next state variables // 定义当前状态和下一状态变量 reg [3:0] state; reg [3:0] next_state; // state_vector state // 状态向量的转移关系 always @ (state or y or x) begin next_state = state; case (1) state[S0]: begin if (x) begin next_state = 1 << S1; end else begin next_state = 1 << S2; end end state[S1]: begin if (y) begin next_state = 1 << S2; end else begin next_state = 1 << S0; end end state[S2]: begin if (x & y) begin next_state = 1 << S3; end else begin next_state = 1 << S0; end end state[S3]: begin next_state = 1 << S0; end endcase end always @ (posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin state <= 1 << S0; end else begin state <= next_state; end end


来源　译自Celia的Verilog网站

可综合风格的计数器设计

　　写一个既紧凑又能满足定时要求的定时器可能会有一点棘手。根据你在面积和速度方面的要求，以及你所使用的具体器件的不同，你可能需要尝试完全不同的设计方法。
　　如果你需要设计一个计数速度很快的计数器，你最好先查找一下你所使用的FPGA设计工具中是否有厂家提供的现成的计数器单元。因为厂家提供的设计单元库针对特定的器件进行了优化，所以使用这些器件可以达到最快的速度。如果你的设计需要应用到几种不同的FPGA中，因而要求独立于特定的设计单元库，那么你就只能自己设计计数器了。当然，最容易的计数器设计就是count = count + 1，但是你可能得不到最好的结果。如果是计数值较小的计数器，使用序列器方法会得到较好的结果。

例如：

always @(count)
case (count)
2'h0: next_count = 2'h1;
2'h1: next_count = 2'h2;
2'h2: next_count = 2'h3;
2'h3: next_count = 2'h0;
endcase
end

always @ (posedge clk or posedge reset)
begin
if (reset) begin
count = 0;
end
else if (enable) begin
count = next_count;
end
end

另一种方法是异步产生计数使能，条件是使能信号必须没有毛刺并且与时钟信号有恰当的定时关系。

例如：

wire gate_clk = clk & enable;

always @ (posedge gate_clk or posedge reset)
begin
if (reset) begin
count = 0;
end
else begin
count = count + 1;
end
end

另一种类型的计数器是波纹计数器。这种计数器适合速度较慢、要求低功耗的场合，可以用Verilog很容易地实现。

例如：

always @(count) begin
count0 = count[0] ;
count1 = count[1] ;
count2 = count[2] ;
end

always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
count[0] = 0 ;
end
else begin
count[0] = ~count[0];
end
end

always @(posedge count0 or posedge reset)
begin
if (reset) begin
count[1] = 0 ;
end
else begin
count[1] = ~count[1];
end
end

always @(posedge count1 or posedge reset)
begin
if (reset) begin
count[2] = 0 ;
end
else begin
count[2] = ~count[2];
end
end

always @(posedge count2 or posedge reset)
begin
if (reset) begin
count[3] = 0 ;
end
else begin
count[3] = ~count[3];
end
end

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