Verilog HDL 建模技巧 ：低级建模 仿顺序操作 · 思路篇

kenson

4. 3 建立“产生效果”的 “低级功能模块”

首先，我们先回顾一下“低级建模”的准则。低级建模的准则如下：

; J+ ~$ T1 J( L% Q6 _

1. 有“组织模块”和“功能模块”之分。

2. “低级建模”中的“功能模块”均称为“低级功能模块”。

3. “低级功能模块”有如特点：有开始信号，完成信号，一个模块只有一个工能

4. 多个“低级功能模块”组织起来称为“组织模块”。

5 q1 z* A! ^/ Y; `( F

在上一章节，我们建立了两个“低级功能模块”，各个模块都有“开始信号”，“完成信号”，和“单一的功能”（准则2, 3），然后将两个“低级功能模块”组织了起来（准则1，4），

“ 自左向右循环3次，自右向左循环5次，然后自左向右一次，自右向左一次，然后自左向右循环30次”

这一章节，我们要从上一章节的基础上，建立另一个“低级功能模块”，用来产生如上的效果。

然后再将它与之前已经组织好的模块，再一次组织起来。

概念图如下：

5 f. F9 T8 N* |+ p

http://space.ednchina.com/upload/2010/6/5/008ce9c1-162b-4fee-9b78-4534e377b90e.jpg

“产生效果的模块”代码如下：

1．module effect_module

2．(

3．    CLK, RSTn,

4．    Start_Sig, Done_Sig,

5．    Right_Start_Sig, Left_Start_Sig,

6．    Right_Done_Sig, Left_Done_Sig

7．);

8．

9．     input CLK;

10．    input RSTn;

11．    input Start_Sig;

12．    input Right_Done_Sig;

13．    input Left_Done_Sig;

14．
! K* a1 J$ }* n8 a  R

15．    output Done_Sig;

16．    output Right_Start_Sig;

17．    output Left_Start_Sig;

18．
. Z5 B/ I, d" \/ L

19．
# Y: k7 B' V$ q8 S /*************************************/

20．

21．    reg [7:0]i;

22．    reg isDone;

23．    reg isLeft;

24．    reg isRight;

25．
6 K0 `; p! w" B) S& s

26．    always @ ( posedge CLK or negedge RSTn )

27．        if( !RSTn )

28．            begin

29．                isDone <= 1'b0;

30．                i <= 8'd0;

31．                isRight <= 1'b0;

32．                isLeft <= 1'b0;

33．            end

34．        else if( Start_Sig )

35．            case ( i )

36．

37．                8'd0 :

38．                i <= i + 1'b1;

39．

40．                8'd1, 8'd2, 8'd3, 8'd9 :

41．                Flash_Right;

42．

43．                8'd4, 8'd5, 8'd6, 8'd7, 8'd8, 8'd10 :

44．                Flash_Left;

45．

46．                8'd41, 8'd42 :

47．                Done;

48．

49．                default :

50．                Flash_Right;

51．

52．            endcase

53．

54．
/***********************************/

55．

56．    task Flash_Right;

57．

58．        if( Right_Done_Sig )

59．            begin i <= i + 1'b1; isRight = 1'b0; end

60．        else isRight = 1'b1;

61．

62．    endtask

63．
9 o% B3 V- `5 B8 a% W( M$ t1 `

64．
; v1 {' w6 N3 m- J /***********************************/

65．
- g7 D: u: m1 L. \

66．   task Flash_Left;

67．

68．        if( Left_Done_Sig )

69．            begin i <= i + 1'b1; isLeft = 1'b0; end

70．        else isLeft = 1'b1;

71．

72．    endtask

73．

74．
- P) B  O4 C4 M$ K: l2 g /***********************************/

75．
; a4 T: z( U8 w: U8 P* `& H

76．    task Done;

77．

78．        if( isDone == 1 )

79．            begin isDone <= 1'b0; i <= 8'b0; end

80．        else

81．            begin isDone <= 1'b1; i <= i + 1'b1; end

82．

83．    endtask

84．
) H8 j2 i" ^- M1 T# ~8 A. Q9 j- d* X1 q

85．
% Q9 e( W6 \3 M  D$ g9 E0 L /***********************************/

86．

87．    assign Done_Sig = isDone;

88．    assign Right_Start_Sig = isRight;

89．    assign Left_Start_Sig = isLeft;

90．

91．endmodule

! E. T  e' P1 Q- P& W. W! d

这个effect_module由于使用模板的关系，多以编程格式与flashing_to_right/left 大同小异。但是核心功能部分就稍微复杂一些。

第23行和24行，声明用的寄存器“isRight”和“isLeft”分别对应flashing_to_right 和 flashing_to_left 的“Start_Sig”。

# @" ^$ k7 {% l% Q9 L3 \6 `

在40行，第1~3, 9 i步骤，执行“Flash_Right”任务。在56~62行，巧妙的利用“开始信号”和“完成信号”来执行“flashing_to_right”模块。正如下代码：

       if( Right_Done_Sig )

           begin i <= i + 1'b1; isRight = 1'b0; end

        else isRight = 1'b1;

. U& Y; ]( ]% {3 {

+ I0 P/ `% N; L/ m6 {! }0 Z# W

一开始 “isRight" 的初始值为0，所以会进入 else语句，然后“isRight”被设置为1。当“isRight"为1时，“Right_Start_Sig”被拉高（第88行），换一句话说就是“使能flashing_to_right ”模块。

在“flashing_to_right”模块执行完成之前（产生完成信号），i步骤不变。当检查到“完成信号”，i会指向下一个步骤，然后isRight设置为0（关闭flashing_to_right模块）。

即使是Flash_Left 任务，还是其他什么任务。只要涉及到“开始信号”和“完成信号”，都可以使用这样的写法，这是“低级功能模块”的编程好处。

+ c1 [1 K( p# R% K. Y' l/ ~

在第30行至50行之间，这个功能模块产生的效果，如i指向的步骤那样，0时初始化，1~3,9时执行“flashing_to_right”功能，然后 4~8,10 时执行“flashing_to_left”功能等等......

最后会产生如下的效果：

8 q7 K, X$ ]4 H; Q3 N

“ 自左向右循环3次，自右向左循环5次，然后自左向右一次，自右向左一次，然后自左向右循环30次”

0 _4 {: g! L* R2 z9 e) K

在最后两个步骤，产生完成信号。

( J5 k& x6 u9 f6 f

" a7 |+ y$ M) M1 q2 D3 U& C

        if( isDone == 1 )

            begin isDone <= 1'b0; i <= 8'b0; end

        else

            begin isDone <= 1'b1; i <= i + 1'b1; end

" v, ?& A4 K1 v& c2 |. }

; w& T2 \% ?' U' S  z

就这样，一个符合“低级建模”准则的“低级功能模块”就完成了。这个模块只是“产生控制次序而已”，还不是完成品。在下一章，当将“effect_module”和“flashing_module”组织过后，就会成为完成品。
  q' v; q% r8 J2 s

2 a0 \7 y+ e' s

kenson

4. 4 : 再一次“组织”起来：
& O5 w' M, ~2 A2 g

这一章，我们要讲 effect_module 和 flashing_module 组织起来，然后命名为“done”

代码如下：

1．module done

2．(

3．    CLK, RSTn,

4．    Start_Sig, Done_Sig,

5．    Q,

6．    Right_Done, Left_Done,  //用于观察

7．    Right_Start, Left_Start    //用于观察

8．);

9．
) c& I# V$ i/ u9 S

10．    input CLK;

11．    input RSTn;

12．    input Start_Sig;

13．    output Done_Sig;

14．    output Left_Done;

15．    output Right_Done;

16．    output Right_Start;

17．    output Left_Start;

18．    output [7:0]Q;

19．
; _0 `& y/ O9 I/ ]. f

20．
8 \1 T& T7 y5 _6 X/*******************************/

21．
) h( P1 ~9 E+ Z# n) s8 U) f

22．    wire Right_Start_Sig;

23．    wire Left_Start_Sig;

24．    wire Right_Done_Sig;

25．    wire Left_Done_Sig;

26．

27．    effect_module U3

28．    (

29．        .CLK( CLK ),

30．        .RSTn( RSTn ),

31．        .Start_Sig( Start_Sig ),
, ^( u7 F' I9 \

4 g1 L; R: }. R0 b8 r/ B

& |$ O+ n% c3 e& c; m // in from top

32．        .Done_Sig( Done_Sig ),   
1 J( ~3 ?- o& a
- k4 U3 ~" i0 \" {4 s
( {, T' j2 q' s+ m
// out to top

33．        .Right_Start_Sig( Right_Start_Sig ),
  m1 N6 m+ ?  H& }* F! @
: D+ n: m8 K" e // out to U2

34．        .Left_Start_Sig( Left_Start_Sig ),  
( z/ Z) h5 d$ y+ k
# A# K: ]& K9 ?0 }2 l* ^. X1 ~. h6 k
$ J- \( x$ b, S( d  Y' j// out to U2

35．        .Right_Done_Sig( Right_Done_Sig ),  
* p4 w, ?" l+ w // in from U2

36．        .Left_Done_Sig( Left_Done_Sig )     
// in from U2

37．    );

38．

39．
/*************************************/

40．

41．    flashing_module U4

42．    (

43．        .CLK( CLK ),

44．        .RSTn( RSTn ),

45．        .Right_Start_Sig( Right_Start_Sig ),     // in from U1

46．        .Left_Start_Sig( Left_Start_Sig ),      
3 S6 P* @" d, j1 i// in from U1

47．        .Right_Done_Sig( Right_Done_Sig ),   
// out to U1

48．        .Left_Done_Sig( Left_Done_Sig ),   
6 ~  S7 K* @0 B: X3 x
// out to U1

49．        .Q( Q )                            // out to top

50．    );

51．

52．    /*************************************/

53．
! e8 O# [, z3 f) r) C

54．
//用于观察

55．    assign Left_Done = Left_Done_Sig;

56．    assign Right_Done = Right_Done_Sig;

57．    assign Right_Start = Right_Start_Sig;  

58．    assign Left_Start = Left_Start_Sig;

59．
2 \' j- A- C  q0 z& X' b

60．endmodule

这是第二层的组织了，到这里基本上我们已经完成如下图的效果

1． `timescale 1 ns/ 1 ns

2． module done_vlg_tst();

3． reg CLK;

4． reg RSTn;

5． reg Start_Sig;

6．

7． wire Done_Sig;

8． wire [7:0]  Q;

9． wire Left_Done;

10．wire Right_Done;

11．wire Right_Start;

12．wire Left_Start;

13．done i1

14．(

15．
; _& l/ L% I& \2 f- V.CLK(CLK),

16．
  k9 n0 K# W( B0 n8 |.Done_Sig(Done_Sig),

17．
.Q(Q),

18．
' e) d* q, H; m  R.RSTn(RSTn),

19．
.Start_Sig(Start_Sig),

20．
+ c4 E7 Q! E3 \% ?) s8 l# N.Left_Done( Left_Done ),

21．
6 v# N* H# L/ v* c2 P) n" z.Right_Done( Right_Done ),

22．
.Right_Start( Right_Start ),

23．
2 m" w# u7 O5 @$ _0 o5 O- c+ e.Left_Start( Left_Start )

24．);

25．

26．initial                                                

27．begin  RSTn = 0; #20; RSTn = 1;  end  

28．

29．initial

30．begin  CLK = 1; forever #20 CLK = ~CLK;  end

31．

32．initial

33．begin  Start_Sig = 1;  end

34．

35．endmodule

, C$ H) @: x" t6 {% L; A

下面是仿真的载图：

% _1 Y( q6 ]% D- W: v% A. R' K& B

http://j.imagehost.org/0352/PIC10_7.jpg

kenson

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littlebadbay

mark 好文章

botao

学习了,多谢分享.