Modellering op poortniveau
De meeste digitale ontwerpen worden gedaan op een hoger abstractieniveau zoals RTL, hoewel het soms intuïtief wordt om kleinere deterministische circuits op een lager niveau te bouwen door combinatie-elementen zoals en te gebruiken. en of . Modellering die op dit niveau wordt gedaan, wordt gewoonlijk modellering op poortniveau genoemd omdat het poorten betreft en heeft een één-op-één relatie tussen een hardwareschema en de Verilog-code.
Verilog ondersteunt een paar logische basispoorten die bekend staan als primitieven omdat ze als modules kunnen worden geïnstantieerd, omdat ze al vooraf zijn gedefinieerd.
En/of/Xor Gates
Deze primitieven implementeren een AND en een OF poort die veel scalaire ingangen nodig heeft en een enkele scalaire uitgang biedt. De eerste terminal in de lijst met argumenten voor deze primitieven is de uitvoer die wordt bijgewerkt wanneer een van de ingangen verandert.
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
Simulatielogboek 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.
Nand/Nor/Xnor Gates
De inverse van alle bovenstaande poorten zijn ook beschikbaar in de vorm van nand , nor en xnor . Hetzelfde ontwerp van boven wordt hergebruikt, behalve dat de primitieven worden geschakeld met hun inverse versies.
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
Simulatielogboek 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.
Deze poorten kunnen meer dan twee ingangen hebben.
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
Simulatielogboek 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.
Buf/Niet-poorten
Deze poorten hebben slechts één scalaire ingang en één of meer uitgangen. buf staat voor een buffer en brengt de waarde eenvoudig over van ingang naar uitgang zonder enige verandering in polariteit. not staat voor een inverter die de polariteit van het signaal aan de ingang omkeert. Dus een 0 bij de invoer levert een 1 op en 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
Simulatielogboek 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.
De laatste terminal in de poortlijst wordt aangesloten op de ingang van de poort en alle andere terminals worden aangesloten op de uitgangspoort van de poort. Hier is een voorbeeld van een buffer met meerdere uitgangen, hoewel deze zelden wordt gebruikt.
module gates ( input a,
output c, d);
not (c, d, a); // c,d is the output, a is input
endmodule
Simulatielogboek 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
Buffers en omvormers met een extra stuursignaal om de uitgang in te schakelen zijn beschikbaar via bufif en notif primitieven. Deze poorten hebben alleen een geldige uitgang als het stuursignaal is ingeschakeld, anders heeft de uitgang een hoge impedantie. Er zijn twee versies hiervan, één met normale polariteit van de controle aangegeven door een 1 zoals bufif1 en notif1 en ten tweede met omgekeerde polariteit van controle aangegeven door een 0 zoals bufif0 en notif0 .
Verilog