电路的设计方法

目录

1. 逻辑闸层次（Gate Level）

2. 资料流层次（Dataflow Level）

3. 行为层次（Behavior Level）

4. 暂存器转移层次（Register-Transfer Level, RTL）

5. 总结

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    前面一篇文章，我们说到了电路描述语言verilog HDL，也就是通过编写代码的方法，让EDA工具来编译我们写的代码后生成了对应的电路。

    细心的你应该发现了在小编的 “什么是verilog” 这篇文章里面在设计一个module的时候，只做了输入和输出，没有对中间的module实体进行设计编写代码，在这一章节中，小编将带大家认识一下module的设计方法有哪些。

    算了，我也不卖关子了，常见的电路设计方法有四种，分别是：逻辑闸层次（Gate Level）、资料流层次（Dataflow Level）、行为层次（Behavior Level）、暂存器转移层次（Register-Transfer Level, RTL）。

    以MUX2to1为例子，在module中的电路长下面这个样子：

1. 逻辑闸层次（Gate Level）

    (1) 设计的格式：

// 电线定义：wire 电线1， 电线2，...；
// 定义逻辑闸：逻辑闸类型 逻辑闸名称 （输出， 输入1， 输入2，...）

    (2)以MUX2to1为例子：

module MUX2to1(a,b,sel,c);
input a,b,sel;
output c;
 
wire sel_, go, g1;
 
not n1(sel_, sel);
and a1(g0, sel, a);
and a2(g1, sel_, b);
or o1(c, g0, g1);
 
endmodule

2. 资料流层次（Dataflow Level）

    (1) 设计的格式：

// 电线定义：wire 电线1， 电线2，...；
// 电线赋值：assign 电线名称 = 运算式；

    (2)以MUX2to1为例子：

module MUX2to1(a,b,sel,c);
input a, b, sel;
output c;
wire g0, g1; 
 
  assign g0 = a & sel;
  assign g1 = ~sel & b;
  assign c = g0 | g1;
  
endmodule

3. 行为层次（Behavior Level）

    (1) 设计的格式：

// 暂存器定义：reg 暂存器名称1， 暂存器名称2, ...； 宣告
// 使用always block：always@(名称1 or 名称2, ...)
//                   alwanys@(*)
// 行为描述：A = B & C
//           if,,,else
//           case
always@(*) 
begin 
  statement1;
  statement2;
  if (a) begin
    statement3;
    statement4;
  end
  else
    statement5;
end

    (2)以MUX2to1为例子：

module MUX2to1(a,b,sel,c);
input a, b, sel;
output c;
 
  reg c;
  always@(a or b or sel)        // 要变化的变量都需要在这里进行宣告
  begin
    if(sel)
      c = a;
    else
      c = b;
  end
endmodule

4. 暂存器转移层次（Register-Transfer Level, RTL）

     综合上面三种设计层次的方式，混合使用。

5. 总结