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：

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”。

) L7 ]7 d: p: f: ^" U; x# b

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”

1 H1 Y& l( Q; {; \

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。

3 y% N9 A) j; C/ T8 D- S' r

概念图如下：

. K4 M: h  s6 P% q( G

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

$ ]* F+ d# U  u' q) o3 M+ |# s/ B

“产生效果的模块”代码如下：

  t' ]* o, ]# Q8 W8 i

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．

15．    output Done_Sig;

16．    output Right_Start_Sig;

17．    output Left_Start_Sig;

18．

19．
- ~1 h& E: ?. O- ~7 O: h: Y /*************************************/

20．
9 @& H$ P5 _9 A5 L

21．    reg [7:0]i;

22．    reg isDone;

23．    reg isLeft;

24．    reg isRight;

25．
$ j/ M" ?; m& \, ~

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．
- Q; ~" f! J: o! g" `* v+ `0 J9 d

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

41．                Flash_Right;

42．
. H) I0 t2 u. h3 Q% O

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．
; w1 w, c* m. v+ V- u

49．                default :

50．                Flash_Right;

51．

52．            endcase

53．

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

55．
/ q5 i  U+ g7 A( p( R

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．

64．
/***********************************/

65．

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．
* k8 C7 z0 s2 j% F8 |

74．
/***********************************/

75．
5 f+ K9 G! {/ p  z$ L! r2 c7 ]

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．
7 K4 {, d) |9 j* W" X

85．
9 ?# A  r- I' f& Z' v( q /***********************************/

86．

87．    assign Done_Sig = isDone;

88．    assign Right_Start_Sig = isRight;

89．    assign Left_Start_Sig = isLeft;

90．

91．endmodule

( V7 `1 B/ t! P' V7 F

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。

% Y2 i& m' k1 r& z  [* i

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”。

; H; H$ S5 ^+ h+ \& _& s8 `
- R7 H, R0 Y% m# |# c' }

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;

# p/ y$ M) P) W0 u, \" X( G9 s

$ ]8 z# U2 }- s" C

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。

4 M3 f2 }9 h  {! u; ]% e

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：

“ 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”

8 @7 V2 }' f6 k6 Q

在最后两个步骤，产生完成信号。

9 E+ x$ c, q$ A, d

        if( isDone == 1 )

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

        else

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

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。
5 [* Q; H& f0 ~% \

0 l# Z$ M5 J7 n6 x/ Q2 K

kenson

4. 4 : 再一次“组织”起来：

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．

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．
6 D5 H' |1 \+ E

20．
& Y1 V. a1 b) R3 Z0 I; d7 U; [/*******************************/

21．
4 e- a/ M& e0 u/ e' T

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 ),
5 a7 P: u3 ^* K( O) n
/ E3 r1 l1 w6 Q! D

" _7 ]) O; P  r1 h- }: r
// in from top

32．        .Done_Sig( Done_Sig ),   
$ o9 \0 K3 E$ p2 B, t# z1 W
/ D$ H9 y" M6 m8 B  c7 r5 Y

! J3 I4 Y. T1 S. b: L9 o$ d/ a // out to top

33．        .Right_Start_Sig( Right_Start_Sig ),

// out to U2

34．        .Left_Start_Sig( Left_Start_Sig ),  
4 G1 Q9 n" \8 D) V& y3 X1 d

// out to U2

35．        .Right_Done_Sig( Right_Done_Sig ),  
// in from U2

36．        .Left_Done_Sig( Left_Done_Sig )     
7 q0 m( a: j6 f6 ]% \. r // 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 ),      
// in from U1

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

48．        .Left_Done_Sig( Left_Done_Sig ),   
, G( l2 B" F/ P/ f* F+ H
- R4 S, m6 V6 u0 l// out to U1

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

50．    );

51．

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

53．
1 r/ W; x! O% \7 ~( e

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．
, G9 X: q+ x! P% O" w

60．endmodule

& X6 b' F4 p9 \/ m9 r- E# z4 [) w

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

& F% m" N' F$ ]+ e

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．
.CLK(CLK),

16．
0 D! s5 e: d  B' U! ]4 W7 c9 h! X2 c.Done_Sig(Done_Sig),

17．
! g% B8 C7 e$ v9 F2 @/ N.Q(Q),

18．
/ D: R6 l6 Q8 H; v.RSTn(RSTn),

19．
.Start_Sig(Start_Sig),

20．
.Left_Done( Left_Done ),

21．
+ r0 M# W$ f8 n) J* ^7 N4 ~" D0 J5 Z9 ^$ g.Right_Done( Right_Done ),

22．
.Right_Start( Right_Start ),

23．
.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．
: a- Y/ Z% _( ]! a1 r. P. O) P6 a

35．endmodule

/ ?* Z* Y8 H' |2 q9 J

下面是仿真的载图：

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

kenson

转载无罪！学习有理！

littlebadbay

mark 好文章

botao

学习了,多谢分享.