VHDL設計進階:邏輯綜合的原則以及可綜合的代碼設計

編碼器設計方案二。

module encoder2 ( none_on,out2,out1,out0,h,g,f,e,d,c,b,a); //模塊聲明
input h,g,f,e,d,c,b,a;
output none_on,out2,out1,out0; //端口聲明
wire ［3:0］ outvec; //向量聲明
assign outvec = //使用assign語句實現輸出向量賦值
h ? 4'b0111 : g ? 4'b0110 : f ? 4'b0101:
e ? 4'b0100 : d ? 4'b0011 : c ? 4'b0010 :
b ? 4'b0001 : a ? 4'b0000 : 4'b1000;
assign none_on = outvec［3］; //使用assign語句進行編碼
assign out2 = outvec［2］;
assign out1 = outvec［1］;
assign out0 = outvec［0］;
endmodule

編碼器設計方案三。

module encoder3 ( none_on,out2,out1,out0,h,g,f,e,d,c,b,a); //模塊聲明
input h,g,f,e,d,c,b,a;
output none_on,out2,out1,out0; //端口聲明
wire ［3:0］ outvec; //向量聲明
assign {none_on,out2,out1,out0} = outvec; //與上例的編碼方式一致
always @( a or b or c or d or e or f or g or h) begin
if(h) outvec=4'b0111; //使用if_else語句實現向量賦值
else if(g) outvec=4'b0110; //共9個分支，其中向量的低3位有8種編碼方式
else if(f) outvec=4'b0101;
else if(e) outvec=4'b0100;
else if(d) outvec=4'b0011;
else if(c) outvec=4'b0010;
else if(b) outvec=4'b0001;
else if(a) outvec=4'b0000;
else outvec=4'b1000;
end
endmodule

例4.12：多路器的設計實例。

使用assign賦值語句、case語句或if-else語句可以生成多路器電路。如果條件語句（case或if-else）中分支條件是互斥的話，綜合器能自動地生成并行的多路器。
多路器設計方案一。

modul emux1(out,a,b,sel); //模塊聲明
output out;
input a,b,sel; //端口聲明
//使用assign語句檢查輸入信號sel的值
assign out = sel ? a : b; //當sel為1時，out為a；否則為b
endmodule

多路器設計方案二。

module mux2( out,a,b,sel); //模塊聲明
output out;
input a,b,sel; //端口聲明
reg out;
always @(a or b or sel) begin //用電平觸發(fā)的always塊來設計多路器的組合邏輯
case( sel ) //使用case語句檢查輸入信號sel的值
1'b1: out = a; //如果為1，輸出out為a
1'b0: out = b; //如果為0，輸出out為b
default: out = 'bx; //默認狀態(tài)
endcase
end
endmodule

多路器設計方案三。

module mux3( out,a,b sel); //模塊聲明
output out;
input a, b, sel; //端口聲明
reg out;
always @( a or b or sel ) begin
if( sel ) //使用if_else語句檢查輸入信號sel的值
out = a; //如果為1，輸出out為a
else
out = b; //如果為0，輸出out為b
end
endmodule

例4.13：奇偶校驗位生成器設計實例。

module parity( even_numbits,odd_numbits,input_bus); //模塊聲明
output even_numbits, odd_numbits;
input ［7:0］ input_bus; //端口聲明
assign odd_numbits = ^input_bus; //當input_bus中1的個數為奇數時，輸出為1
assign even_numbits = ~odd_numbits; //此時輸出even_numbits為0
endmodule

例4.14：三態(tài)輸出驅動器設計實例（用連續(xù)賦值語句建立三態(tài)門模型）。
三態(tài)輸出驅動器設計方案一。

module trist1( out,in,enable); //模塊聲明
output out;
input in, enable; //端口聲明
assign out = enable? in: 'bz; //使用assign語句判斷enable的值
endmodule

三態(tài)輸出驅動器設計方案二。

module trist2( out,in,enable ); //模塊聲明
output out;
input in,enable; //端口聲明
bufif1 mybuf1(out, in, enable); //bufif1是一個 Verilog門級原語（primitive）
//通過實例化該原語，實現三態(tài)門的調用
endmodule

例4.15：三態(tài)雙向驅動器設計實例。

module bidir(tri_inout,out,in,en,b); //模塊聲明
inout tri_inout;
output out;
input in,en,b; //端口聲明
assign tri_inout = en? in : 'bz; //三態(tài)門的輸入為in
assign out = tri_inout ^ b; //三態(tài)門的輸出為b
endmodule

2．時序邏輯電路設計實例
例4.16：觸發(fā)器設計實例。

module dff( q,data,clk); //模塊聲明
output q;
input data,clk; //端口聲明
reg q;
always @( posedge clk ) begin //邊緣檢測
q = data; //通過always語句，實現觸發(fā)器
end
endmodule

例4.17：電平敏感型鎖存器設計實例一（assign語句）。

module latch1( q,data,clk); //模塊聲明
output q;
input data,clk; //端口聲明
assign q = clk ? data : q; //通過assign語句，實現的是一個鎖存器
endmodule

例4.18：帶置位和復位端的電平敏感型鎖存器設計實例二（assign語句）。

module latch2( q,data,clk,set,reset); //模塊聲明
output q;
input data,clk,set,reset; //端口聲明
assign q= reset ? 0 : ( set? 1:(clk? data : q ) );
//通過assign語句，實現的是一個鎖存器
//其中，set為置位端，reset為復位端
//在clk為高電平時，鎖存data，否則保持q值
endmodule

例4.19：電平敏感型鎖存器設計實例三（always塊）。

module latch3( q, data, clk); //模塊聲明
output q;
input data,clk; //端口聲明
reg q;
always @(clk or data) begin //電平檢測
if(clk) //clk為高電平時，q鎖存data值
q = data;
end
endmodule

注意 有的綜合器會產生一個警告信息，提示將產生了一個電平敏感型鎖存器。因為此例中設計的就是一個電平敏感型鎖存器，所以這個警告信息是沒有問題的。

例4.20：移位寄存器設計實例。

module shifter( din,clk,clr,dout); //模塊聲明
input din,clk,clr;
output ［7:0］ dout; //端口聲明
reg ［7:0］ dout;
always @(posedge clk) begin
if(clr) //清零
dout = 8'b0;
else begin
dout = dout1; //左移一位
dout［0］ = din; //把輸入信號放入寄存器的最低位
end
end
endmodule

例4.21：8位計數器設計實例一。

module counter1( out, cout, data, load, cin, clk); //模塊聲明
output ［7:0］ out;
output cout;
input ［7:0］ data;
input load, cin, clk; //端口聲明
reg ［7:0］ out;
always @(posedge clk) begin //邊緣檢測
if( load ) //加載信號檢測
out = data;
else
out = out + cin;
end
assign cout= out cin; //只有當out［7:0］的所有各位都為1
//并且進位cin也為1時才能產生進位cout
endmodule

例4.22：8位計數器設計實例二。

module counter2( out, cout, data, load, cin, clk); //模塊聲明
output ［7:0］ out;
output cout;
input ［7:0］ data;
input load, cin, clk; //端口聲明
reg ［7:0］ out;
reg cout;
reg ［7:0］ preout; //寄存器聲明
always @(posedge clk) begin //邊緣檢測
out = preout; //觸發(fā)器
end
//計算計數器和進位的下一個狀態(tài)，為提高性能，load不應影響進位
always @( out or data or load or cin ) begin
{cout, preout} = out + cin; //進位操作
if(load) preout = data; //判斷加載信號
end
endmodule