Verilog HDL 建模技巧低级建模仿顺序操作思路篇Word格式文档下载.docx
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Counter<
=8'
d0;
elseif（Counter==200）
else
=Counter+1'
b1;
0]i;
i<
=i+1'
elseif（i==8）
d0
0]rData;
rData<
b0000_0001;
elseif（i<
8）
={rData[6:
0],1'
b0};
assignData_Out=rData;
endmodule
没错，上面是实现流水灯的代码。
如果我说我要求：
“自左向右循环3次，自右向左循环5次，然后自左向右一次，自右向左一次，然后自左向右循环30次”。
当你听到这样的要求，你可能会崩溃....如果按照上面的写法，你会写得很长很长。
相比之下，C语言要实现以上的要求，根本就是“小儿科”的功夫。
inti;
for（i=0;
3;
i++）Flashing_To_Right（）;
i++）Flashing_To_Left（）;
Flashing_To_Left（）;
for（i=0;
30;
给自己5分钟的思考，想想我到底要表达什么？
在C语言上，有“顺序操作”或者“泛型编程”的概念。
从上述的代码中，for循环利用i变量，控制循环次数，然后调用3次“Flashing_To_Right（）”函数。
相反的V语言是“并行操作”的概念，类似的方法完全行不通。
这就是新手们常常遇到的问题。
方法行不通，但是不代表思路不行。
“低级建模”最基本的思路就是“仿顺序操作”。
“低级建模”不是什么困难的东西，它只是一中的“手段”而已，只要你了解它的基本构思，它会成为很有用的工具。
第2章“低级建模”的结构
2.1“低级建模”的基本结构
从一个管理系统看来，“低级建模”会是一个从上直下层次的一个概念。
从上面的示意图可以看出，老板是最顶级的，而员工是最低级的。
老板从上头发号，然后经经理呀，领导呀，最后苦力集团就开始动工了。
当完工的时候，一一向上报告。
低级建模的概念类似如此。
除了老板以外，所有经理，领导，员工的“集合”称为“低级建模”。
而老板是“独立模块”，因为老板不受命令，而且也不用报告。
而多个“功能模块”的集合称为“组织模块”，如上面示意图中的“永远垂死的苦力集团”
2.2“低级建模”的准则
根据上文和上示意图的分析，“低级建模”基本上有以下几个准则：
1.有“组织模块”和“功能模块”之分。
2.“低级建模”中的“功能模块”均称为“低级功能模块”。
3.“低级功能模块”有如特点：
有开始信号，完成信号，一个模块只有一个功
能。
4.多个“低级功能模块”组织起来称为“组织模块”。
注意点：
功能模块又分成“低级功能模块”和“非低级功能模块”？
这话何解呢？
从上面的示意图中可以分辨出“低级功能模块”和“非低级功能模块”。
“低级功能模块”包含“开始信号”和“完成信号”而“非低级功能模块”则没有（就是这样简单而已）。
2.3“开始信号”和“完成信号”的作用
先看看以下一段代码：
//独立模块
alway@（posedgeCLKornegedgeRSTn）
......
case（cState）
"
打扫"
:
if（打扫完成）nState<
="
洗厕所"
else"
发号打扫命令"
if（洗厕所完成）nState<
跑腿"
发送洗厕所命令"
/*******************************************************************/
//低级功能模块1-打扫工作
always@（posedgeCLKornegedgeRSTn）
case（cState）
IDLE:
if（到扫命令）nSate<
；
elsenState<
=IDLE;
执行打扫"
；
打扫完毕后报告"
;
待命..."
nState<
/*********************************************************************/
//低级功能模块2-洗厕所工作
elseif
IDLE:
if（洗厕所命令）nSate<
执行洗厕所"
洗厕所完毕后报告"
//低级功能模块3-跑腿工作
case（cState）
if（跑腿命令）nState<
上面的代码可以分成两个部分，一部分是“独立模块”和另一部分是“低级功能模块”。
独立模块只有一个则打工模块有三个，而且每一个打工模块仅包含一个功能而已“打扫”，“洗厕所”和“跑腿”....
注意：
独立模块不属于低级建模。
假设老板有一系列的命令要发号：
打扫==>
洗厕所==>
跑腿
当“负责打扫”的“低级功能模块”收到老板的第一号命令“打扫”时，该模块从“待命状态”变成“打扫状态”，此时老板可以睡一觉或者干其他的活儿。
该模块便开始“执行打扫任务”，当该模块“打扫完毕”后，就给老板“报告”，然后返回“待命状态”。
故老板听到“打扫完成”报告后，就给下一个“低功能模块”发下一号命令...
在“低级建模”的结构上，为了使不同层次的“低级功能模块”可以协调的工作，“开始信号”和“完成信号”扮演着很重要的角色。
在现实中，如果“打扫==>
跑腿”是一个有“次序的三部曲”，那么老板不可能要员工颠倒次序来干活儿。
老板得按次序，一个一个的命令员工干活。
除此之外老板也不可能实时监督员工的工作状况，做老板真的很辛苦，除了“发号”以外，还要干很多事情，所以员工的“完成报告”在某种程度上可以减轻老板的活儿（使编程更简单），毕竟老板也是人，他也有疲惫的时候。
接下来的话题便是：
“每一个低功能模块仅包含一个功能”。
虽然在现实中，确实存在“全能的人类”打扫，洗厕所，跑腿等技能全都集于一身。
但是“低级建模”的准则必须遵守。
你尝试想象一下，如果一个“低级功能模块”，包含了如上的工作“打扫==>
跑腿”或者更多，即不是要把代码写得很长很长...
所以呀，“低级建模”的准则有它一定的“重要性”（在日后的深入中，你会慢慢了解的）。
2.4组织的概念
“组织模块”在“低级建模”中，非常的重要。
它不但简化对多个“低级功能模块”的调用，而且也解决了“两义性”或者“多义性”的问题。
你尝试想象一下：
如果有多个打工仔，散落在不同的地方。
当老板要发号的时候，既不是非常不方便。
同样的，在模块化设计中，设计者往往为了使使用更简单，常常都会使用“顶层模块”将多个模块“封装”到一个模块中，亦即将复杂的东西“隐藏”了起来，只剩下简单“接口”而已。
这样的做法是为了使该模块可以容易被使用。
然而在“低级建模”的设计中，“模块化的组织”更有“层次感”。
为了使“上一层模块”可以很方便调用“下一层组织模块”。
“低级建模”的设计常常将一组或者一个“组织模块+低级功能模块”，“低级功能模块+低级功能模块”，“组织模块+组织模块”组织起来。
虽然感觉上会有一种“杂乱感”，但是实际运用起来，真的非常方便。
如上面的示意图中，3个员工被组织了起来，然后3个员工的组合又和领导组织了起来。
故这样的组织方法因层次关系，如此类推，最后会有两个“大组织”
组织1={经理=>
领导=>
3个用工}
组织2={经理=>
3个员工}
“低级建模”的“组织”结果会是示意图中所示。
除老板意外，大家都有自己的“组织”。
假设老板要命了员工干活，那么老板只要命令任意一个经理就行。
至于“二义性”或者“多义性”的问题，后面会讨论到。
3.1模板基本结构
moduleTemplate
（
CLK,RSTn,
......,//"
n个输入输出"
，
Start_Sig,Done_Sig
）;
inputCLK;
inputRSTn;
inputStart_Sig;
inputDone_Sig;
......//"
n个输出输入声明"
/*******************************************/
reg[3:
regisDone;
begin
=4'
isDone<
=1'
b0;
......//任何复位的动作
end
elseif（Start_Sig）
case（i）
4'
b0:
//一般都是用于初始化
Init;
......//任何相关的步骤
bn+1,4'
bn+2:
//最后两个步骤用来产生完成信号
Done;
endcase
taskInit;
begin
......//任何初始化的动作
=1+1b'
1;
//指向下一个步骤
endtask
task"
n个Task"
;
.......//"
n个Task的执行任务"
taskDone；
//产生Done信号
if（isDone==1）beginisDone<
elsebeginisDone<
end
Endtask
assignDone_Sig=isDone;
......//相关的输出
endmodule
从上述中，模板的基本结构有以下的特征：
1）Start_Sig和Done_Sig是固定的。
2）寄存器i用于控制次序步骤。
3）最后两个i步骤用于产生完成信号。
4）i等于0的时候，多半都是用于初始化动作（选择性）。
正如准则的要求，“开始信号”和“完成信号”都是必须的。
“开始信号”可以视为“片选信号”而“完成信号”如字面上的意思。
寄存器i有一个重要的功能，它指向任何下一个步骤，而通常所编写的格式如下：
=i+1;
除此之外该模板还引入了“task-endtask”。
目的是为了提升和“结构性”。
新手们应该知道，使用V语言如果没有良好的编程风格，代码的“可读性”是非常的糟糕。
在这里我先简单复习一下，“task-endtask”的用法：
reg[7:
always@（posedgeCLKornegedgeRSTn）
else
case（i）
d0:
case（i）
Next;
/**********************************/
taskNext;
上面的两个写法都是等价的。
如果模块是小功能，那么左边的写法很适合。
但是一旦模块的功能很复杂，那么右边的写法会凸显出优势。
3.2建议
为什么需要模板结构？
创建代码的工作往往都是一次性，为了供人参考，或者为日后“升级”的打算。
我们不得不养成好的“编程风格”，这也是许多参考书上提出的重点之一。
而“模板”便是一种已经制定好的“编程风格”，故这样会简化了编程风格上的问题，只要加以修改，便会完整一个有“结构”和“有风格”的代码。
为什么“低级功能模块”的步骤，需要一个计数寄存器来指向呢？
其实这个问题我也考虑了很久，因为是“仿顺序操作”的关系，故人类对“1,2,3...”类似的次序（步骤）有更直接的效果。
而且也很好的为代码扩展。
编写“低级功能模块”时，必须遵守笔者提议的模板结构吗？
模板的结构只是一个参考而已。
该“模板”结论是我经过不同风格的编程，得出“最通用”的结果。
当然你可以无视我的规定，完全自定义自己的模板结构。
但是有一点请注意，必须以“解读性”为优先考虑。
因为好的代码不是在“执行效率”上，而是“可维护”和“被解读”。
4.1建立2个“低级功能模块”
“自左向右循环3次，自右向左循环5次，然后自左向右一次，自右向左一次，然后自左向右循环30次”
假设这是实验的要求,首先我们先建立两个“低级功能模块”。
一个名为flashing_to_left和flashing_to_right。
1．moduleflashing_to_right
2．（
3．CLK,RSTn,
4．Start_Sig,Done_Sig,
5．Q
6．）;
7．
8．inputCLK;
9．inputRSTn;
10．inputStart_Sig;
11．outputDone_Sig;
12．output[7:
0]Q;
13．
14．/***********************************/
15．
16．parameterDELAY=8'
d200;
17．
18．/***********************************/
19．
20．reg[7:
21．
22．always@（posedgeCLKornegedgeRSTn）
23．if（!
24．Counter<
25．elseif（Counter==DELAY）
26．Counter<
27．elseif（Start_Sig）
28．Counter<
29．else
30．Counter<
31．
32．/***************************************/
33．
34．reg[3:
35．reg[7:
36．regisDone;
37．
38．always@（posedgeCLKornegedgeRSTn）
39．if（!
40．begin
41．i<
42．isDone<
43．rData<
dx;
44．end
45．elseif（Start_Sig）
46．case（i）
47．
48．4'
49．beginrData<
50．
51．4'
d1,4'
d2,4'
d3,4'
d4,4'
d5,4'
d6,4'
d7,4'
d8:
52．if（Counter==DELAY）i<
53．elserData<
=（8'
h80>
>
i-1）;
54．
55．4'
d9:
56．begini<
d10;
57．
58．4'
d10:
59．begini<
60．
61．endcase
62．
63．
64．/**********************************/
65．
66．assignDone_Sig=isDone;
67．assignQ=（i>
0&
&
9）?
rData:
8'
68．
69．/**********************************/
70．
71．endmodule
1．moduleflashing_to_left
18．/***********************************/
32．/***************************************/
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