第一部分 Verilog数字设计基础 10
第1章Verilog的基本知识 10
1.1硬件描述语言HDL 10
1.2 Verilog HDL的历史 11
1.2.1什么是Verilog HDL 11
1.2.2 Verilog HDL的产生及发展 11
1.3 Verilog HDL和VHDL的比较 12
1.4 Verilog的应用情况和适用的设计 13
1.5采用Verilog HDL设计复杂数字电路的优点 13
1.5.1传统设计方法——电路原理图输入法 13
1.5.2 Verilog HDL设计法与传统的电路原理图输入法的比较 14
1.5.3 Verilog的标准化与软核的重用 14
1.5.4软核、固核和硬核的概念及其重用 14
1.6采用硬件描述语言（Verilog HDL）的设计流程简介 15
1.6.1自顶向下（Top_Down ）设计的基本概念 15
1.6.2层次管理的基本概念 16
1.6.3具体模块的设计编译和仿真的过程 16
1.6.4具体工艺器件的优化、映像和布局布线 16
小结 17
思考题 18
第2章Verilog语法的基本概念 19
概述 19
2.1 Verilog模块的基本概念 20
2.2 Verilog用于模块的测试 23
小结 24
思考题 25
第3章 模块的结构、数据类型、变量和基本运算符号 26
概述 26
3.1模块的结构 26
3.1.1模块的端口定义 26
3.1.2模块内容 27
3.1.3理解要点 28
3.1.4要点总结 28
3.2数据类型及其常量和变量 29
3.2.1常量 29
3.2.2变量 32
3.3运算符及表达式 35
3.3.1基本的算术运算符 35
3.3.2位运算符 36
小结 37
思考题 38
第4章 运算符、赋值语句和结构说明语句 39
概述 39
4.1逻辑运算符 39
4.2关系运算符 40
4.3等式运算符 40
4.4移位运算符 41
4.5位拼接运算符 41
4.6缩减运算符 42
4.7优先级别 42
4.8关键词 43
4.9赋值语句和块语句 43
4.9.1赋值语句 43
4.9.2块语句 45
小结 48
思考题 49
第5章 条件语句、循环语句、块语句与生成语句 50
概述 50
5.1条件语句（if_ else）语句 50
5.2 case语句 53
5.3条件语句的语法 57
5.4多路分支语句 58
5.5循环语句 60
5.5.1 forever语句 60
5.5.2 repeat语句 60
5.5.3 while语句 61
5.5.4 for语句 61
5.6顺序块和并行块 63
5.6.1块语句的类型 63
5.6.2块语句的特点 65
5.7生成块 67
5.7.1循环生成语句 68
5.7.2条件生成语句 70
5.7.3 case生成语句 71
5.8举例 72
5.8.1四选一多路选择器 72
5.8.2四位计数器 73
小结 74
思考题 75
第6章 结构语句、系统任务、函数语句和显示系统任务 78
概述 78
6.1结构说明语句 78
6.1.1 initial语句 78
6.1.2 always语句 79
6.2 task和function说明语句 82
6.2.1 task和function说明语句的不同点 82
6.2.2 task说明语句 83
6.2.3 function说明语句 84
6.2.4函数的使用举例 86
6.2.5自动（递归）函数 88
6.2.6常量函数 89
6.2.7带符号函数 90
6.3关于使用任务和函数的小结 90
6.4常用的系统任务 91
6.4.1 ＄ display和＄write任务 91
6.4.2文件输出 94
6.4.3显示层次 96
6.4.4选通显示 96
6.4.5值变转储文件 97
6.5其他系统函数和任务 98
小结 98
思考题 99
第7章 调试用系统任务和常用编译预处理语句 100
概述 100
7.1系统任务＄monitor 100
7.2时间度量系统函数＄time 101
7.3系统任务＄finish 102
7.4系统任务＄stop 102
7.5系统任务＄readmemb和＄readmemh 103
7.6系统任务＄random 105
7.7编译预处理 106
7.7.1宏定义define 106
7.7.2“文件包含”处理include 108
7.7.3时间尺度timescale 111
7.7.4条件编译命令if def 、else、 endif 113
7.7.5条件执行 114
小结 115
思考题 116
第8章 语法概念总复习练习 117
概述 117
小结 128
第二部分 Verilog数字系统设计和验证 130
第9章Verilog HDL模型的不同抽象级别 130
概述 130
9.1门级结构描述 130
9.1.1与非门、或门和反向器及其说明语法 130
9.1.2用门级结构描述D触发器 131
9.1.3由已经设计成的模块构成更高一层的模块 132
9.2 Verilog HDL的行为描述建模 133
9.2.1仅用于产生仿真测试信号的Verilog HDL行为描述建模 134
9.2.2 Verilog HDL建模在Top-Down设计中的作用和行为建模的可综合性问题 136
9.3用户定义的原语 137
小结 138
思考题 139
第10章 如何编写和验证简单的纯组合逻辑模块 140
概述 140
10.1加法器 140
10.2乘法器 142
10.3比较器 145
10.4多路器 146
10.5总线和总线操作 148
10.6流水线 149
小结 154
思考题 155
第11章 复杂数字系统的构成 156
概述 156
11.1运算部件和数据流动的控制逻辑 156
11.1.1数字逻辑电路的种类 156
11.1.2数字逻辑电路的构成 156
11.2数据在寄存器中的暂时保存 158
11.3数据流动的控制 160
11.4在Verilog HDL设计中启用同步时序逻辑 162
11.5数据接口的同步方法 164
小结 165
思考题 165
第12章 同步状态机的原理、结构和设计 166
概述 166
12.1状态机的结构 166
12.2 Mealy状态机和Moore状态机的不同点 167
12.3如何用Verilog来描述可综合的状态机 168
12.3.1用可综合Verilog模块设计状态机的典型办法 168
12.3.2用可综合的Verilog模块设计、用独热码表示状态的状态机 170
12.3.3用可综合的Verilog模块设计、由输出指定的码表示状态的状态机 171
12.3.4用可综合的Verilog模块设计复杂的多输出状态机时常用的方法 173
小结 175
思考题 176
第13章 设计可综合的状态机的指导原则 177
概述 177
13.1用Verilog HDL语言设计可综合的状态机的指导原则 177
13.2典型的状态机实例 178
13.3综合的一般原则 180
13.4语言指导原则 180
13.5可综合风格的Verilog HDL模块实例 181
13.5.1组合逻辑电路设计实例 181
13.5.2时序逻辑电路设计实例 187
13.6状态机的置位与复位 189
13.6.1状态机的异步置位与复位 189
13.6.2状态机的同步置位与复位 191
小结 192
思考题 193
第14章 深入理解阻塞和非阻塞赋值的不同 194
概述 194
14.1阻塞和非阻塞赋值的异同 194
14.1.1阻塞赋值 195
14.1.2非阻塞赋值 196
14.2 Verilog模块编程要点 196
14.3 Verilog的层次化事件队列 197
14.4自触发always块 198
14.5移位寄存器模型 199
14.6阻塞赋值及一些简单的例子 203
14.7时序反馈移位寄存器建模 203
14.8组合逻辑建模时应使用阻塞赋值 205
14.9时序和组合的混合逻辑——使用非阻塞赋值 207
14.10其他阻塞和非阻塞混合使用的原则 208
14.11对同一变量进行多次赋值 209
14.12常见的对于非阻塞赋值的误解 210
小结 212
思考题 212
第15章 较复杂时序逻辑电路设计实践 213
概述 213
小结 224
思考题 224
第16章 复杂时序逻辑电路设计实践 226
概述 226
16.1二线制I2C CMOS串行EEPROM的简单介绍 226
16.2 I2C总线特征介绍 226
16.3二线制I2 C CMOS串行EEPROM的读写操作 227
16.4 EEPROM的Verilog HDL程序 228
总结 251
思考题 251
第17章 简化的RISC CPU设计 252
概述 252
17.1课题的来由和设计环境介绍 252
17.2什么是CPU 253
17.3 RISC_ CPU结构 253
17.3.1时钟发生器 255
17.3.2指令寄存器 257
17.3.3累加器 258
17.3.4算术运算器 259
17.3.5数据控制器 260
17.3.6地址多路器 261
17.3.7程序计数器 261
17.3.8状态控制器 262
17.3.9外围模块 268
17.4 RISC_ CPU操作和时序 269
17.4.1系统的复位和启动操作 269
17.4.2总线读操作 270
17.4.3总线写操作 271
17.5 RISC_ CPU寻址方式和指令系统 271
17.6 RISC_ CPU模块的调试 272
17.6.1 RISC_ CPU模块的前仿真 272
17.6.2 RISC_ CPU模块的综合 286
17.6.3 RISC_ CPU模块的优化和布局布线 292
小结 302
思考题 303
第18章 虚拟器件/接口、IP和基于平台的设计方法及其在大型数字系统设计中的作用 304
概述 304
18.1软核和硬核、宏单元、虚拟器件、设计和验证IP以及基于平台的设计方法 304
18.2设计和验证IP供应商 306
18.3虚拟模块的设计 307
18.4虚拟接口模块的实例 311
小结 312
思考题 312
第三部分 Verilog数字设计示范与实验练习 313
概述 313
练习一 简单的组合逻辑设计 314
练习二 简单分频时序逻辑电路的设计 316
练习三 利用条件语句实现计数分频时序电路 318
练习四 阻塞赋值与非阻塞赋值的区别 320
练习五用always块实现较复杂的组合逻辑电路 322
练习六在Verilog HDL中使用函数 324
练习七在Verilog HDL中使用任务（task） 326
练习八利用有限状态机进行时序逻辑的设计 329
练习九 利用状态机实现比较复杂的接口设计 332
练习十 通过模块实例调用实现大型系统的设计 337
练习十一 简单卷积器的设计 343
附录一A/D转换器的Verilog HDL模型机所需要的技术参数 357
附录二2K*8位异步CMOS静态RAM HM - 65162模型 361
练习十二 利用SRAM设计一个FIFO 366
第四部分 Verilog简明语法 376
语法篇1关于Verilog HDL的说明 376
一、关于IEEE 1364标准 376
二、V erilog简介 377
三、语法总结 377
四、编写Verilog HDL源代码的标准 379
五、设计流程 381
语法篇 2 Verilog硬件描述语言参考手册 382
一、Verilog HDL语句与常用标志符（按字母顺序排列） 382
二、系统任务和函数（System task and function） 448
三、常用系统任务和函数的详细使用说明 452
四、Command Line Options命令行的可选项 463
五、IEEE Verilog 1364-2001标准简介 464
参考文献 478
出版者的话 479