Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用

本书系统地对Verilog HDL语法和程序设计进行了介绍，明确了数字可综合逻辑设计和测试仿真程序设计在Verilog HDL语言中的不同，通过对典型的组合逻辑电路、时序逻辑电路和测试程序的设计举例，较为完整地说明了Verilog HDL语言在数字集成电路中的使用方法。

全书共8章，主要内容包括硬件描述语言和Verilog HDL概述，Verilog HDL的基本语法，Verilog HDL程序设计语句和描述方式，Verilog HDL对组合逻辑和时序逻辑的设计和举例，Verilog HDL集成电路测试程序和测试方法，较为复杂的数字电路和系统的设计举例，数字集成电路中Verilog HDL的EDA工具和使用，以及对Verilog HDL发展的分析等。

第1章 Verilog HDL数字集成电路设计方法概述 1
1.1 数字集成电路的发展和设计方法的演变 1
1.2 硬件描述语言 3
1.3 Verilog HDL的发展和国际标准 3
1.4 Verilog HDL和VHDL 5
1.5 Verilog HDL在数字集成电路设计中的优点 7
1.6 功能模块的可重用性 9
1.7 IP核和知识产权保护 9
1.8 Verilog HDL在数字集成电路设计流程中的作用 10
本章小结 11
思考题和习题 11
第2章 Verilog HDL基础知识 13
2.1 Verilog HDL的语言要素 13
2.1.1 空白符 13
2.1.2 注释符 13
2.1.3 标识符和转义标识符 14
2.1.4 关键字 14
2.1.5 数值 15
2.2 数据类型 17
2.2.1 物理数据类型 18
2.2.2 连线型和寄存器型数据类型的声明 21
2.2.3 存储器型 22
2.2.4 抽象数据类型 22
2.3 运算符 24
2.3.1 算术运算符 24
2.3.2 关系运算符 25
2.3.3 相等关系运算符 26
2.3.4 逻辑运算符 27
2.3.5 按位运算符 27
2.3.6 归约运算符 28
2.3.7 移位运算符 29
2.3.8 条件运算符 30
2.3.9 连接和复制运算符 30
2.4 模块 31
2.4.1 模块的基本概念 31
2.4.2 端口 33
本章小结 33
思考题和习题 34
第3章 Verilog HDL程序设计语句和描述方式 35
3.1 数据流建模 35
3.2 行为级建模 37
3.2.1 过程语句 38
3.2.2 语句块 41
3.2.3 过程赋值语句 44
3.2.4 连续赋值语句 47
3.2.5 条件分支语句 49
3.2.6 循环语句 53
3.3 结构化建模 57
3.3.1 模块级建模 57
3.3.2 门级建模 64
3.3.3 开关级建模 66
本章小结 68
思考题和习题 68
第4章 Verilog HDL数字逻辑电路设计方法 71
4.1 Verilog HDL语言的设计思想和可综合特性 71
4.2 组合电路的设计 74
4.2.1 数字加法器 77
4.2.2 数据比较器 80
4.2.3 数据选择器 81
4.2.4 数字编码器 82
4.2.5 数字译码器 87
4.2.6 奇偶校验器 89
4.3 时序电路的设计 91
4.3.1 触发器 96
4.3.2 计数器 99
4.3.3 移位寄存器 100
4.3.4 序列信号发生器 101
4.4 有限同步状态机 105
本章小结 115
思考题和习题 115
第5章 仿真验证与Testbench编写 119
5.1 Verilog HDL电路仿真和验证概述 119
5.2 Verilog HDL测试程序设计基础 120
5.2.1 Testbench及其结构 120
5.2.2 测试平台举例 123
5.2.3 Verilog HDL仿真结果确认 126
5.2.4 Verilog HDL仿真效率 128
5.3 与仿真相关的系统任务 129
5.3.1 $display和$write 129
5.3.2 $monitor和$strobe 131
5.3.3 $time和$realtime 133
5.3.4 $finish和$stop 134
5.3.5 $readmemh和$readmemb 136
5.3.6 $random 137
5.3.7 值变转储文件系统任务 138
5.4 信号时间赋值语句 142
5.4.1 时间延迟的语法说明 142
5.4.2 时间延迟的描述形式 143
5.4.3 边沿触发事件控制 147
5.4.4 电平敏感事件控制 151
5.5 任务和函数 152
5.5.1 任务 152
5.5.2 函数 156
5.5.3 任务与函数的区别 159
5.6 典型测试向量的设计 160
5.6.1 变量初始化 160
5.6.2 数据信号测试向量的产生 161
5.6.3 时钟信号测试向量的产生 162
5.6.4 总线信号测试向量的产生 164
5.7 用户自定义元件模型 166
5.7.1 UDP的定义与调用 166
5.7.2 UDP应用实例 167
5.8 基本门级元件和模块的延迟建模 170
5.8.1 门级延迟建模 170
5.8.2 模块延迟建模 174
5.8.3 与时序检查相关的系统任务 177
5.9 编译预处理语句 178
5.9.1 宏定义 178
5.9.2 文件包含处理 180
5.9.3 仿真时间标度 181
5.9.4 条件编译 182
5.9.5 其它语句 183
5.10 Verilog HDL测试方法简介 183
本章小结 184
思考题和习题 184
第6章 Verilog HDL高级程序设计举例 188
6.1 数字电路系统设计的层次化描述方法 188
6.2 典型电路设计 192
6.2.1 加法器树乘法器 192
6.2.2 Wallace树乘法器 196
6.2.3 复数乘法器 198
6.2.4 FIR滤波器的设计 199
6.2.5 片内存储器的设计 203
6.2.6 FIFO设计 208
6.2.7 键盘扫描和编码器 212
6.2.8 log函数的Verilog HDL设计 219
6.2.9 CORDIC算法的Verilog HDL实现 223
6.3 总线控制器设计 231
6.3.1 UART接口控制器 231
6.3.2 SPI接口控制器 236
本章小结 240
思考题和习题 240
第7章 仿真测试工具和综合工具 242
7.1 数字集成电路设计流程简介 242
7.1.1 设计规范 242
7.1.2 设计划分 243
7.1.3 设计输入 243
7.1.4 仿真 243
7.1.5 综合 244
7.1.6 适配布线 244
7.1.7 时序分析 244
7.1.8 物理验证 245
7.1.9 设计结束 245
7.2 测试和仿真工具 245
7.2.1 ModelSim的使用 246
7.2.2 NC-Verilog的使用 254
7.3 综合工具 257
7.3.1 Synplify的使用 257
7.3.2 Design Compiler的使用 262
7.4 测试和综合举例 265
7.4.1 自动布局布线 265
7.4.2 后仿真 266
7.4.3 在ModelSim中加入仿真库 268
本章小结 270
思考题和习题 270
第8章 设计与验证语言的发展趋势 272
本章小结 276
思考题和习题 276
参考文献 277

• 课时1：电路设计方法概述 (42分54秒)

• 课时2：语言要素 数据类型 (43分41秒)

• 课时3：运算符和表达式 (44分23秒)

• 课时4：数据流建模 (43分1秒)

• 课时5：行为级建模1 (40分56秒)

• 课时6：行为级建模2 (40分45秒)

• 课时7：结构化建模 (45分41秒)

• 课时8：语言设计思想和可综合特性、组合电路设计 (43分3秒)

• 课时9：组合电路设计 时序电路设计 (40分12秒)

• 课时10：时序电路设计 (39分1秒)

• 课时11：有限同步状态机 (48分42秒)

• 课时12：电路仿真和验证概述 测试程序设计基础 (36分54秒)

• 课时13：测试程序设计基础及仿真相关的系统任务 信号时间赋值语句 (44分8秒)

• 课时14：信号时间赋值语句 (38分34秒)

• 课时15：任务和函数 (43分17秒)

• 课时16：典型测试向量的设计 (43分57秒)

• 课时17：用户自定义原件模型UDP 基本门级原件和模块的延时建模 (38分36秒)

• 课时18：编译预处理语句 数字电路系统设计的层次化描述方法 (43分43秒)

• 课时19：典型电路设计1 (40分57秒)

• 课时20：典型电路设计2 (41分13秒)

• 课时21：可编程器件技术基础1 (35分54秒)

• 课时22：可编程器件技术基础2 (47分13秒)

• 课时23：可编程器件技术基础3 (45分10秒)

• 课时24：可编程器件技术基础4 (42分41秒)

• 课时25：设计方法与设计流程1 (47分52秒)

• 课时26：设计方法与设计流程2 (43分23秒)

• 课时27：设计方法与设计流程3 (44分56秒)

• 课时28：设计方法与设计流程4 (44分33秒)

• 课时29：设计约束及时序分析1 (47分43秒)

• 课时30：设计约束及时序分析2 (42分13秒)