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三八译码器,即是 3 种输入状态翻译成 8 种输出状态。

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真值表

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代码展示
module decoder_3_8(a,b,c,out); input a;//输入端口a input b;//输入端口b input c;//输入端口c
output [7:0] out;//输出端口out reg [7:0] out; //或者用output reg [7:0] out
//以always块描述的信号赋值,被赋值的对象必须要定义成reg类型 always@(a,b,c)begin
//相当于always@(*),*就代指以上所有输入变量 case({a,b,c})//位拼接,{a,b,c}变成了一个三位的信号 3'b000:out =
8'b0000_0001; 3'b001:out = 8'b0000_0010; 3'b010:out = 8'b0000_0100; 3'b011:out
= 8'b0000_1000; 3'b100:out = 8'b0001_0000; 3'b101:out = 8'b0010_0000;//3'd5
:out = 8'b0010_0000 3'b110:out = 8'b0100_0000; 3'b111:out = 8'b1000_0000; /*
3'd0:out = 8'b0000_0001;//下划线 _ 是为了增强代码的可读性。 3'd1:out = 8'b0000_0010; 3'd2:out
= 8'b0000_0100; 3'd3:out = 8'b0000_1000; 3'd4:out = 8'b0001_0000; 3'd5:out =
8'b0010_0000; 3'd6:out = 8'b0100_0000; 3'd7:out = 8'b1000_0000; //注意这里的跨行注释方法
/*和*/ */ endcase end endmodule
testbench
`timescale 1ns/1ns module decoder_3_8_tb(); reg s_a; reg s_b; reg s_c; wire
[7:0] out; decoder_3_8 decoder_3_8( .a(s_a), .b(s_b), .c(s_c), .out(out) );
initial begin s_a=0;s_b=0;s_c=0; //在0时刻三个输入均为0 #200; //经过200ns的延时
s_a=0;s_b=0;s_c=1; //在200ns时输入信号的值 #200; //又经过200ns的延时 s_a=0;s_b=1;s_c=0;
//在400ns时输入信号的值 #200; //又经过200ns的延时 s_a=0;s_b=1;s_c=1; //在600ns时输入信号的值 #200;
s_a=1;s_b=0;s_c=0; #200; s_a=1;s_b=0;s_c=1; #200; s_a=1;s_b=1;s_c=0; #200;
s_a=1;s_b=1;s_c=1; #200; $stop; //停止仿真 end endmodule
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仿真图

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补充

(1)always语句两种触发方式

a、第一种是电平触发,例如always @(a or b or c),a、b、c均为变量,当其中一个发生变化时,下方的语句将被执行。

b、第二种是沿触发,例如always @(posedge clk or negedge rstn),即当时钟处在上升沿或下降沿时,语句被执行。

c、而对于always@(),意思是以上两种触发方式都包含在内,任意一种发生变化都会触发该语句。

(2)数字声明

数字声明时,合法的基数格式有 4 种,包括:十进制('d 或 'D),十六进制('h 或 'H),二进制('b 或 'B),八进制('o 或 'O)。
数字10的不同表示方式,'前面的数字表示位数,'后面的一个字母字母表示进制格式 b 二进制 4'b1010 0 八进制 2'o12 d 十进制 2'd10
h 十六进制 1'ha
(3)数值的种类

wire 和reg这两种数据类型的变量在定义时要设置位宽,缺省为1位
。变量的每一位可以是0,1,X,Z。其中x代表一个未被预置初始状态的变量或者是由于由两个或多个驱动装置试图将之设定为不同的值而引起的冲突型线型变量。z代表高阻状态或浮空量
Verilog HDL 有下列四种基本的值来表示硬件电路中的电平逻辑: 0:逻辑 0 或 "假" 1:逻辑 1 或 "真" x 或 X:未知 z 或
Z:高阻 x 意味着信号数值的不确定,即在实际电路里,信号可能为 1,也可能为 0。 z 意味着信号处于高阻状态,常见于信号(input,
reg)没有驱动时的逻辑结果。例如一个 pad 的 input 呈现高阻状态时,其逻辑值和上下拉的状态有关系。上拉则逻辑值为 1,下拉则为 0 。
(4)数据的类型

Verilog 最常用的 2 种数据类型就是线型(wire)与寄存器型(reg),其余类型可以理解为这两种数据类型的扩展或辅助。

a、线网(wire)使用在连续赋值语句中

相当于一根电线,用来连接电路,不能存储数据,无驱动能力,只能在assign左侧赋值。

wire型数据常用来表示以assign关键字指定的组合逻辑信号。模块的输入输出端口类型都默认为wire型(默认初始值是z)
不指定就默认为1位wire类型,专门指定出wire类型,可能是多位或为使程序易读。

wire表示直通,即只要输入有变化,输出马上无条件地反映。

线网型还有其他数据类型,包括 wand,wor,wri,triand,trior,trireg 等。这些数据类型用的频率不是很高。

b、寄存器(reg)使用在过程赋值语句中

always模块内被赋值的信号,必须定义为reg型,默认初始值是x。

reg表示一定要有触发,输出才会反映输入。

reg只能在initial和always中赋值。

reg可以综合成register,latch,甚至wire(当其只是中间变量的时候),可以用于组合逻辑或者时序逻辑,能存储数据,有驱动能力,在always
@模块表达式左侧被赋值。

寄存器(reg)用来表示存储单元,它会保持数据原有的值,直到被改写。

c、两者的共同点

都能用于assign与always @模块表达式的右侧。

d、连续赋值语句和过程赋值语句

在连续赋值语句中,表达式右侧的计算结果可以立即更新表达式的左侧。在理解上
,相当于一个逻辑之后直接连了一条线,这个逻辑对应于表达式的右侧,而这条线就对应于wire。

在过程赋值语句中,表达式右侧的计算结果在某种条件的触发下放到一个变量当中,而这个变量可以声明成reg类型的。
根据触发条件的不同,过程赋值语句可以建模不同的硬件结构:如果这个条件是时钟的上升沿或下降沿,那么这个硬件模型就是一个触发器;如果这个条件是某一信号的高电平或低电平,那么这个硬件模型就是一个锁存器;如果这个条件是赋值语句右侧任意操作数的变化,那么这个硬件模型就是一个组合逻辑。

e、综合之后的区别

wire型的变量综合出来一般是一根导线;

reg变量在always块中有两种情况: always后的敏感表中是(a or b or c)形式的,也就是不带时钟边沿的,综合出来还是组合逻辑
always后的敏感表中是(posedge clk)形式的,也就是带边沿的,综合出来一般是时序逻辑,会包含触发器(Flip-Flop)

在设计中,输入信号一般来说你是不知道上一级是寄存器输出还是组合逻辑输出,那么对于本级来说就是一根导线,也就是wire型。而输出信号则由你自己来决定是寄存器输出还是组合逻辑输出,wire型、reg型都可以。但一般的,整个设计的外部输出(即最顶层模块的输出),要求是寄存器输出,较稳定、扇出能力也较好。

(5)

输入端口可以由net/reg驱动,但输入端口只能是net,如a = b & c,输入端口a 只能是net型,但其驱动b,c可以是net/reg型;

输出端口可以使net/reg类型,输出端口只能驱动net,如a = b &
c,模块的输出端口b,c可以是net/reg型,但它们驱动的a必须是net型;若输出端口在过程块(always/initial)中赋值则为reg型,若在过程块外赋值则为net型。用关键词inout声明一个双向端口,
inout端口不能声明为寄存器类型,只能是net类型。

(6)课后作业

实现4-16译码器

a、原理框图
`timescale 1ns / 1ns module decoder_4_16(a,b,c,d,out ); input a; input b;
input c; input d; output reg[15:0] out; always@(a,b,c,d)begin case({a,b,c,d})
4'b0000:out=16'b0000_0000_0000_0001; 4'b0001:out=16'b0000_0000_0000_0010;
4'b0010:out=16'b0000_0000_0000_0100; 4'b0011:out=16'b0000_0000_0000_1000;
4'b0100:out=16'b0000_0000_0001_0000; 4'b0101:out=16'b0000_0000_0010_0000;
4'b0110:out=16'b0000_0000_0100_0000; 4'b0111:out=16'b0000_0000_1000_0000;
4'b1000:out=16'b0000_0001_0000_0000; 4'b1001:out=16'b0000_0010_0000_0000;
4'b1010:out=16'b0000_0100_0000_0000; 4'b1011:out=16'b0000_1000_0000_0000;
4'b1100:out=16'b0001_0000_0000_0000; 4'b1101:out=16'b0010_0000_0000_0000;
4'b1110:out=16'b0100_0000_0000_0000; 4'b1111:out=16'b1000_0000_0000_0000; /*
2'd00:out=16'b0000_0000_0000_0001; 2'd01:out=16'b0000_0000_0000_0010;
2'd02:out=16'b0000_0000_0000_0100; 2'd03:out=16'b0000_0000_0000_1000;
2'd04:out=16'b0000_0000_0001_0000; 2'd05:out=16'b0000_0000_0010_0000;
2'd06:out=16'b0000_0000_0100_0000; 2'd07:out=16'b0000_0000_1000_0000;
2'd08:out=16'b0000_0001_0000_0000; 2'd09:out=16'b0000_0010_0000_0000;
2'd10:out=16'b0000_0100_0000_0000; 2'd11:out=16'b0000_1000_0000_0000;
2'd12:out=16'b0001_0000_0000_0000; 2'd13:out=16'b0010_0000_0000_0000;
2'd14:out=16'b0100_0000_0000_0000; 2'd15:out=16'b1000_0000_0000_0000;*/ endcase
end endmodule `timescale 1ns / 1ns module decoder_4_16_tb( ); reg s_a; reg s_b;
reg s_c; reg s_d; wire [15:0] out; decoder_4_16 decoder_4_16( .a(s_a), .b(s_b),
.c(s_c), .d(s_d), .out(out) ); initial begin s_a=0;s_b=0;s_c=0;s_d=0; #100;
s_a=0;s_b=0;s_c=0;s_d=1; #100; s_a=0;s_b=0;s_c=1;s_d=0; #100;
s_a=0;s_b=0;s_c=1;s_d=1; #100; s_a=0;s_b=1;s_c=0;s_d=0; #100;
s_a=0;s_b=1;s_c=0;s_d=1; #100; s_a=0;s_b=1;s_c=1;s_d=0; #100;
s_a=0;s_b=1;s_c=1;s_d=1; #100; s_a=1;s_b=0;s_c=0;s_d=0; #100;
s_a=1;s_b=0;s_c=0;s_d=1; #100; s_a=1;s_b=0;s_c=1;s_d=0; #100;
s_a=1;s_b=0;s_c=1;s_d=1; #100; s_a=1;s_b=1;s_c=0;s_d=0; #100;
s_a=1;s_b=1;s_c=0;s_d=1; #100; s_a=1;s_b=1;s_c=1;s_d=0; #100;
s_a=1;s_b=1;s_c=1;s_d=1; #100; end endmodule

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