Modélisation au niveau de la porte
La plupart des conceptions numériques sont réalisées à un niveau d'abstraction plus élevé comme RTL, bien qu'il devienne parfois intuitif de construire des circuits déterministes plus petits à un niveau inférieur en utilisant des éléments combinatoires comme et et ou . La modélisation effectuée à ce niveau est généralement appelée modélisation au niveau de la porte car cela implique des portes et a une relation un à un entre un schéma matériel et le code Verilog.
Verilog prend en charge quelques portes logiques de base appelées primitives car ils peuvent être instanciés comme des modules puisqu'ils sont déjà prédéfinis.
Portes Et/Ou/Xor
Ces primitives implémentent un ET et un OU porte qui prend de nombreuses entrées scalaires et fournit une seule sortie scalaire. Le premier terminal dans la liste des arguments de ces primitives est la sortie qui est mise à jour chaque fois que l'une des entrées change.
module gates ( input a, b,
output c, d, e);
and (c, a, b); // c is the output, a and b are inputs
or (d, a, b); // d is the output, a and b are inputs
xor (e, a, b); // e is the output, a and b are inputs
endmodule
module tb;
reg a, b;
wire c, d, e;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e));
initial begin
{a, b} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c(and)=%0b d(or)=%0b e(xor)=%0b", $time, a, b, c, d, e);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
end
end
endmodule
Journal de simulation ncsim> run [T=0 a=0 b=0 c(and)=0 d(or)=0 e(xor)=0 [T=1 a=0 b=1 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=2 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0 [T=4 a=1 b=0 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=5 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0 [T=6 a=0 b=1 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=7 a=1 b=0 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1 [T=10 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0 ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Portes Nand/Nor/Xnor
L'inverse de toutes les portes ci-dessus sont également disponibles sous les formes de nand , nor et xnor . La même conception ci-dessus est réutilisée à l'exception que les primitives sont inversés avec leurs versions inverses.
module gates ( input a, b,
output c, d, e);
// Use nand, nor, xnor instead of and, or and xor
// in this example
nand (c, a, b); // c is the output, a and b are inputs
nor (d, a, b); // d is the output, a and b are inputs
xnor (e, a, b); // e is the output, a and b are inputs
endmodule
module tb;
reg a, b;
wire c, d, e;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e));
initial begin
{a, b} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c(nand)=%0b d(nor)=%0b e(xnor)=%0b", $time, a, b, c, d, e);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
end
end
endmodule
Journal de simulation ncsim> run [T=0 a=0 b=0 c(nand)=1 d(nor)=1 e(xnor)=1 [T=1 a=0 b=1 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=2 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1 [T=4 a=1 b=0 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=5 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1 [T=6 a=0 b=1 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=7 a=1 b=0 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0 [T=10 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1 ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Ces portes peuvent avoir plus de deux entrées.
module gates ( input a, b, c, d,
output x, y, z);
and (x, a, b, c, d); // x is the output, a, b, c, d are inputs
or (y, a, b, c, d); // y is the output, a, b, c, d are inputs
nor (z, a, b, c, d); // z is the output, a, b, c, d are inputs
endmodule
module tb;
reg a, b, c, d;
wire x, y, z;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .x(x), .y(y), .z(z));
initial begin
{a, b, c, d} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c=%0b d=%0b x=%0b y=%0b x=%0b", $time, a, b, c, d, x, y, z);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
c <= $random;
d <= $random;
end
end
endmodule
Journal de simulation ncsim> run [T=0 a=0 b=0 c=0 d=0 x=0 y=0 x=1 [T=1 a=0 b=1 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=2 a=1 b=1 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=3 a=1 b=1 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=4 a=1 b=0 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=5 a=1 b=0 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=6 a=0 b=1 c=0 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=7 a=0 b=1 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=8 a=1 b=1 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0 [T=9 a=0 b=0 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0 [T=10 a=0 b=1 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0 ncsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Portes Buf/Pas
Ces portes n'ont qu'une seule entrée scalaire et une ou plusieurs sorties. buf représente un tampon et transfère simplement la valeur de l'entrée à la sortie sans aucun changement de polarité. not désigne un inverseur qui inverse la polarité du signal à son entrée. Ainsi, un 0 à son entrée donnera un 1 et vice versa.
module gates ( input a,
output c, d);
buf (c, a); // c is the output, a is input
not (d, a); // d is the output, a is input
endmodule
module tb;
reg a;
wire c, d;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .c(c), .d(d));
initial begin
a = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b c(buf)=%0b d(not)=%0b", $time, a, c, d);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
end
end
endmodule
Journal de simulation xcelium> run [T=0 a=0 c(buf)=0 d(not)=1 [T=2 a=1 c(buf)=1 d(not)=0 [T=8 a=0 c(buf)=0 d(not)=1 [T=9 a=1 c(buf)=1 d(not)=0 xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Le dernier terminal de la liste des ports se connecte à l'entrée de la porte et tous les autres terminaux se connectent au port de sortie de la porte. Voici un exemple de tampon de sortie multiple, bien qu'il soit rarement utilisé.
module gates ( input a,
output c, d);
not (c, d, a); // c,d is the output, a is input
endmodule
Journal de simulation xcelium> run [T=0 a=0 c=1 d=1 [T=2 a=1 c=0 d=0 [T=8 a=0 c=1 d=1 [T=9 a=1 c=0 d=0 xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.
Bufif/Notif
Les tampons et onduleurs avec un signal de contrôle supplémentaire pour activer la sortie sont disponibles via bufif et notif primitifs. Ces portes ont une sortie valide uniquement si le signal de commande est activé, sinon la sortie sera en haute impédance. Il en existe deux versions, une avec une polarité normale de contrôle indiquée par un 1 comme bufif1 et notif1 et deuxième avec polarité de contrôle inversée indiquée par un 0 comme bufif0 et notif0 .
Verilog