用戶定義的原語(yǔ)

在前一章中，我們介紹了Verilog HDL提供的內(nèi)置基本門。本章講述Verilog HDL指定用戶定義原語(yǔ)U D P的能力。

U D P的實(shí)例語(yǔ)句與基本門的實(shí)例語(yǔ)句完全相同，即 U D P實(shí)例語(yǔ)句的語(yǔ)法與基本門的實(shí)例語(yǔ)句語(yǔ)法一致。

6.1 UDP的定義

使用具有如下語(yǔ)法的U D P說(shuō)明定義U D P。

p r i m i t i v e U D P _ n a m e (OutputName, List_of_inputs )

O u t p u t _ d e c l a r a t i o n

L i s t _ o f _ i n p u t _ d e c l a r a t i o n s

[R e g _ d e c l a r a t i o n]

[I n i t i a l _ s t a t e m e n t]

t a b l e

L i s t _ o f _ t a b e l _ e n t r i e s

e n d t a b l e

e n d p r i m i t i v e

U D P的定義不依賴于模塊定義，因此出現(xiàn)在模塊定義以外。也可以在單獨(dú)的文本文件中

定義U D P。U D P只能有一個(gè)輸出和一個(gè)或多個(gè)輸入。第一個(gè)端口必須是輸出端口。此外，輸出可以取值0、1或x(不允許取z值)。輸入中出現(xiàn)值z(mì)以x處理。U D P的行為以表的形式描述。在U D P中可以描述下面兩類行為：

1) 組合電路

2) 時(shí)序電路(邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā))

6.2 組合電路UDP

在組合電路U D P中，表規(guī)定了不同的輸入組合和相對(duì)應(yīng)的輸出值。沒有指定的任意組合輸出為x。下面以2 - 1多路選擇器為例加以說(shuō)明。

p r i m i t i v e MUX2x1 (Z, Hab, Bay, Sel ) ;

o u t p u t Z;

i n p u t Hab,Bay, Sel;

t a b l e

// Hab Bay Sel : Z 注：本行僅作為注釋。

0 ? 1 : 0 ;

1 ? 1 : 1 ;

? 0 0 : 0 ;

? 1 0 : 1 ;

0 0 x : 0 ;

1 1 x : 1 ;

e n d t a b l e

e n d p r i m i t i v e

字符?代表不必關(guān)心相應(yīng)變量的具體值，即它可以是0、1或x。輸入端口的次序必須與表中各項(xiàng)的次序匹配，即表中的第一列對(duì)應(yīng)于原語(yǔ)端口隊(duì)列的第一個(gè)輸入 (例子中為 H a b)，第二列是 B a y，第三列是 S e l。在多路選擇器的表中沒有輸入組合 0 1x項(xiàng)(還有其它一些項(xiàng) )；在這種情況下，輸出的缺省值為 x(對(duì)其它未定義的項(xiàng)也是如此 )。

圖6 - 1為使用2 - 1多路選擇器原語(yǔ)組成的4 - 1多路選擇器的示例。

如上例所示，在U D P實(shí)例中，總共可以指定 2個(gè)時(shí)延，這是由于U D P的輸出可以取值0、1或x(無(wú)截止時(shí)延)。

6.3 時(shí)序電路UDP

在時(shí)序電路U D P中，使用1位寄存器描述內(nèi)部狀態(tài)。該寄存器的值是時(shí)序電路U D P的輸出值。共有兩種不同類型的時(shí)序電路U D P：一種模擬電平觸發(fā)行為；另一種模擬邊沿觸發(fā)行為。時(shí)序電路U D P使用寄存器當(dāng)前值和輸入值決定寄存器的下一狀態(tài) (和后繼的輸出)。

6.3.1 初始化狀態(tài)寄存器

時(shí)序電路U D P的狀態(tài)初始化可以使用帶有一條過(guò)程賦值語(yǔ)句的初始化語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。形式如下：

i n i t i a l r e g _ n a m e = 0,1,or x;

初始化語(yǔ)句在U D P定義中出現(xiàn)。

6.3.2 電平觸發(fā)的時(shí)序電路UDP

下面是D鎖存器建模的電平觸發(fā)的時(shí)序電路 U D P示例。只要時(shí)鐘為低電平 0，數(shù)據(jù)就從輸入傳遞到輸出；否則輸出值被鎖存。

p r i m i t i v e Latch (Q, Clk, D) ;

o u t p u t Q;

r e g Q;

i n p u t Clk, D;

t a b l e

// Clk D Q(State) Q( n e x t )

0 1 : ? : 1 ;

0 0 : ? : 0 ;

1 ? : ? : - ;

e n d t a b l e

e n d p r i m i t i v e

“-”字符表示值“無(wú)變化”。注意U D P的狀態(tài)存儲(chǔ)在寄存器D中。

6.3.3 邊沿觸發(fā)的時(shí)序電路UDP

下例用邊沿觸發(fā)時(shí)序電路U D P為D邊沿觸發(fā)觸發(fā)器建模。初始化語(yǔ)句用于初始化觸發(fā)器的狀態(tài)。

表項(xiàng)( 0 1 )表示從0轉(zhuǎn)換到1，表項(xiàng)( 0 x )表示從0轉(zhuǎn)換到x，表項(xiàng)( ? 0 )表示從任意值( 0 , 1或x)轉(zhuǎn)換到0，表項(xiàng)( ? ? )表示任意轉(zhuǎn)換。對(duì)任意未定義的轉(zhuǎn)換，輸出缺省為 x。

假定D _ E d g e _ F F為U D P定義，它現(xiàn)在就能夠象基本門一樣在模塊中使用，如下面的 4位寄存器所示。

6.3.4 邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)的混合行為

在同一個(gè)表中能夠混合電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)項(xiàng)。在這種情況下，邊沿變化在電平觸發(fā)之前處理，即電平觸發(fā)項(xiàng)覆蓋邊沿觸發(fā)項(xiàng)。下例是帶異步清空的D觸發(fā)器的U D P描述。

6.4 另一實(shí)例

下面是3位表決電路的U D P描述。如果輸入向量中存在2個(gè)或更多的1，則輸出為1。

6.5 表項(xiàng)匯總

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