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1、基于Verilog HDL的通信系统设计 陈曦 等编著 中国水利水电出版社,21世纪高等院校精品规划教材,第1章 Verilog的基本知识,第1部分 基础篇,硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）是一种形式化方法来描述数字电路和系统的语言，它从出现发展至今已经有20多年历史。本章从介绍Verilog HDL的发展历程讲起进一步介绍了EDA相关技术的发展现状，最后介绍了进行大规模快速的集成电路设计还需要了解的IP的复用和SOC的概念。,基于Verilog HDL的通信系统设计,1-1 硬件描述语言HDL,基于Verilog HDL的通信系统设计,Veri
2、log HDL语言已经成为一种标准的硬件描述语言，它有以下一些特点： 作为一种多用途的硬件描述语言，它具有很好的易学性和易用性。在语法上与C语言非常相似。 如果有一定C语言编程经验的读者，那么Verilog HDL语言学起来非常容易。 大多数逻辑综合工具都支持Verilog HDL，使得Verilog HDL成为设计人员的一个很好的选择。 Verilog HDL语言允许在同一个模块中进行不同抽象层次的描述，设计者可以同时使用门级、开关级、寄存器器传输级或行为描述代码对同一个硬件模块进行描述。 所有的制造厂商都提供了Verilog HDL的工艺库，用以支持仿真，这就为用Verilog HDL设计
3、的芯片可以在不同的厂家进行生产，提供更大的灵活性。 erilog HDL拥有强大的接口功能，允许用户用C语言对内部数据结构进行描述。,1-2 Verilog HDL的历史,基于Verilog HDL的通信系统设计,Verilog HDL语言是由GDA（Gateway Design Automatic）公司的“Phi Moordy”立于1983年。在1984年1985年间“Phi Moorby”设计出一个仿真器称之为Verilog-XL；1986年，他又提出了用于快速门级仿真的XL算法，对Verilog HDL的发展做出了另一个巨大贡献。1989年，GDA被Cadence公司收购，1990年Ca
4、dence公司决定Verilog HDL语言，并成立了OVI（Open Verilog International）组织来促进Verilog HDL语言的发展。1995年，IEEE制定了Verilog HDL的IEEE标准，即Verilog HDL13641995。之后又在2001年发布了Verilog HDL13642001标准。,1-3 Verilog HDL和VHDL的区别,基于Verilog HDL的通信系统设计,Verilog HDL和VHDL的区别为： Verilog HDL设计灵活，可读性较好；而VHDL语法规范，规则复杂，代码要求严格，可读性与设计人员的编码风格有较大关系。 V
5、erilog HDL对门级以下的物理建模能力较强；而VHDL语言的高层建模和抽象能力较强。 Verilog HDL没有管理大型设计结构的语句；而VHDL可用库和程序包，配置语句、生成语句都是用于管理大型设计结构的语句。 Verilog HDL通过自动扩展和截短，赋值较灵活，因而编程、编码方便；而VHDL数据类型要求严格，必须精确定义和匹配。,1-4 Verilog目前的应用情况,基于Verilog HDL的通信系统设计,近年来，EDA界一直对在数字逻辑设计中到底采用哪一种硬件描述语言有着很多争论，目前还没有定论。在美国，应用Verilog和VHDL的比例分别是80%和20%。而在欧洲大多数国家
6、使用VHDL。在中国，由于两者的使用时间比较短，应用比例还没有具体的统计，不过从各个公司和研究单位的应用看来，大多数都是采用Verilog。 Verilog比较适合于系统级、算法级、寄存器传输级、逻辑级、门级和电路开关级的设计，而VHDL更适合特大型的系统级设计。,1-5 EDA技术及其应用,基于Verilog HDL的通信系统设计,1-5-1 EDA技术的发展,EDA即电子设计自动化。EDA技术的发展是以计算机科学、微电子技术等为基础，汇集了计算机图形学、拓扑学和计算数学等众多学科的最新成果发展起来的。简单地说，EDA就是立足于计算器工作平台而开发出来的一整套先进的设计电子系统的软件工具。E
7、DA技术经历了CAD、CAE和EDA三个阶段 。,1-5-2 现代EDA技术的特点及应用,具体体现在以下几个方面： 采用硬件描述语言。 高层综合和优化。 并行工程。 开放性和标准化。,基于Verilog HDL的通信系统设计,1-5-3 EDA技术的范畴和应用,EDA技术的功能和范畴如图1-1所示。,图1-1 EDA技术的功能和范畴,基于Verilog HDL的通信系统设计,1-6 IP复用技术及SoC概况,1-6-1 IP复用技术,IP核可以是简单的外围设备、也可以是高性能的微处理器等。IP核需要具有可读性、可测性和设计的延展性以及对具体工艺的适应性。IP核为什么这样重要，主要是由它的可复用
8、的特性决定的。它可以直接或间接地应用到别的系统中去，从而缩短系统的开发时间。,基于Verilog HDL的通信系统设计,1-6-2 系统芯片（SOC）,系统芯片（SOC）是指把一个完整的系统集成在一个芯片上，或是用一个芯片实现一个功能完整的系统。在以前，由于集成工艺以及EDA设计软件的限制，SOC还只是一个概念，但在今天已经变为现实。 微电子制造工艺的进步，为SOC的实现提供了硬件基础，而EDA软件技术的提高，则为SOC创造了必要的开发平台。目前，EDA的新工具、新标准和新方法正向着高层化发展。过去已将设计从晶体管级提高到了逻辑门级，后来，又提高到了寄存器级，现在则逐淅在系统级上应用了。,基于Verilog HDL的通信系统设计,1-7 本章小结,本章介绍了Verilog HDL语言的相关背景，便于对以后要学的内容有一个感性的认识。读者可以通过本章对Verilog HDL的历史、Verilog HDL语言的发展有一个认识，同时也可以预见将来的发展趋势。 对于Verilog HDL和VHDL语言的比较，能更全面的反映Verilog HDL的优势及不足。为了进行大规模快速的集成电路设计，未来还需要进一步了解IP复用和SOC的概念。,
