Xilinx FPGA学习笔记

一、时序设计

方法1.通过状态机来实现，通过verilog控制FPGA，让它该快的时候快，该慢的时候慢。

方法2.FPGA中运行CPU

把逻辑控制顺序复杂的事情用C代码来实现，而实时处理部分用verilog实现，并且verilog这部分可以被C代码控制。Xilinx的FPGA目前支持的CPU有Microblaze，ARM9,POWERPC，其中Microblaze是软核，其余的两款是硬核。

（1）软核就是用代码实现的CPU核，配置灵活；

（2）硬核就是一块电路，已经做好了，不能再发生变化；

软核灵活性好，但是要占用FPGA的资源。硬核不占用FPGA的资源，速度和性能更好。比如Xilinx的DDR内存控制器，就是一种硬核，其运行速度很高。

二、基础语法

1. always @(),括号里是*，表明是一直敏感的；

2. (1) <=  非阻塞赋值，在一个always模块中，所有语句一起更新

（2） = 阻塞赋值，或者给信号赋值，如果在always模块中，这条语句被立刻执行。

非阻塞赋值

always @(posedge clk)begin
   a <= b;
       c <= a;    
end

执行结果是a的值是b,c的结果依旧是a

阻塞赋值

always @(posedge clk)begin
     a = b;
      c = a;
end

执行结果a的值是b，c的结果也是b。

一般我们使用的都是非阻塞的赋值语句，这样可以很好地控制同步性。

3、预处理命令
`include file1.v
`define X=1;
`define Y;
`ifdef Y
     Z = 1;
`else
      Z = 0;
`endid

有时候需要一些公共的宏参数，我们可以放在一个文件中，比如文件名XXX.v,。那么我们就可以 `include XXX.v ，就可以包含文件中定义的宏参数

三、小练习

1.加法器的设计

module adder(
input [3:0] a,
input [3:0] b,
input cin,
output [3:0] sum,
output cout
);

assign {cout,sum} = a + b + cin;
endmodule

RTL视图

RTL 技术原理图

仿真代码

`timescale 1ns / 1ps //1ns的仿真刻度，1ps的仿真精度
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Company:
// Engineer:
//
// Create Date: 2017/10/22 1058
// Design Name:
// Module Name: simu
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


module simu(

);

reg [3:0] a;
reg [3:0] b;
reg cin;

wire cout;
wire [3:0] sum;

reg [4:0] i,j; //中间变量

adder inst(
.a(a),
.b(b),
.cin(cin),
.cout(cout),
.sum(sum)

);

initial begin
a =0; b=0; cin=0;
for(i=1;i<16;i=i+1)
#10 a = i;
end

initial begin
for(j=1;j<16;j=j+1)
#10 b = j;
end

initial begin
$monitor($time,,,"%d + %d + %b = {%b,%d}",a,b,cin,cout,sum);
#160 $finish; //160ns 后仿真结束
end

endmodule

仿真波形

打印输出结果

审核编辑：汤梓红