System-Verilog 实现DE2-115流水灯

news2024/11/24 20:59:20

文章目录

- 一、 SystemVerilog
- - 1. SystemVerilog简介
  - 2. 基本语法和特性
- 二、实验过程
- - hello.v文件
  - 引脚分配
- 三、实验效果
- - 参考

一、 SystemVerilog

1. SystemVerilog简介

SystemVerilog是一种高级的硬件描述语言（HDL），它不仅继承了Verilog语言的所有特性，还增加了一系列的新特性，使其成为现代电子系统设计和验证的强大工具。以下是对SystemVerilog的更详尽的介绍。

起源与发展： SystemVerilog起源于2002年，由Accellera标准组织开发，并于2005年被IEEE正式采纳为IEEE 1800-2005标准。随着电子系统复杂性的增加，SystemVerilog不断更新，以满足设计者的需求。

设计和验证的重要性： SystemVerilog作为硬件设计和验证的重要工具，它允许设计者以更高的抽象层次来描述和验证复杂的电子系统。在设计阶段，SystemVerilog可以用于创建功能模型和测试平台；在验证阶段，它提供了丰富的特性来构建测试环境和检查设计是否符合预期。

应用领域：

集成电路设计：SystemVerilog用于设计从简单的门电路到复杂的SoC（System on Chip）。
仿真和原型设计：用于快速原型设计和仿真，以验证设计的功能和性能。
形式验证：与形式验证工具结合使用，以数学方式证明设计的属性。
硬件-软件协同设计：支持硬件和软件的并行开发，确保两者的兼容性。

2. 基本语法和特性

数据类型： SystemVerilog引入了多种新的数据类型，包括但不限于：

枚举类型（enum）：允许定义一组命名的常量。
结构体（struct）：可以创建复杂的数据结构。
联合体（union）：允许不同的数据类型共享相同的内存位置。
动态数据类型：如队列（queue）和关联数组（associative arrays）。
面向对象编程： SystemVerilog支持面向对象编程（OOP）的特性，如类（class）和对象（object），以及封装、继承和多态性。

并发建模： SystemVerilog提供了并发建模的机制，如：

进程控制：使用initial和always块来描述并发行为。
并发语句：如fork-join，允许设计者编写并行执行的代码块。
断言（Assertions）： SystemVerilog提供了断言功能，用于在设计中检测错误和违反设计意图的行为。断言包括：

立即断言（immediate assertions）：在代码执行时立即检查条件。
时序断言（concurrent assertions）：在仿真过程中持续检查条件。
随机化： SystemVerilog支持随机化测试，允许自动生成测试向量，提高测试的覆盖率和效率。

封装： SystemVerilog支持模块化设计，通过模块（module）、程序包（package）和类（class）等封装机制，提高代码的重用性和可维护性。

时序： SystemVerilog提供了高级的时序控制语句，如always_ff，用于精确控制时序行为。

系统任务和函数： SystemVerilog扩展了系统任务和函数，使得与仿真环境的交互更加灵活。

其他特性：

属性（Properties）：用于定义可以在整个仿真过程中持续检查的时序属性。
接口（Interfaces）：用于定义模块之间的通信协议，简化了复杂的连接和通信。
覆盖率分析：支持覆盖率分析，帮助设计者评估测试的完整性。
SystemVerilog的这些特性使其成为现代电子设计自动化（EDA）工具的核心语言之一，广泛应用于从设计到验证的各个阶段。随着技术的发展，SystemVerilog将继续演进，以满足电子系统设计日益增长的复杂性和性能要求。

二、实验过程

hello.v文件

module Hello(
  input        clock,
  input        reset,
  output [7:0] io_led
);
`ifdef RANDOMIZE_REG_INIT
  reg [31:0] _RAND_0;
  reg [31:0] _RAND_1;
`endif // RANDOMIZE_REG_INIT
  reg [31:0] counter; // @[Hello.scala 57:24]
  reg [2:0] position; // @[Hello.scala 58:25]
  wire [31:0] _counter_T_1 = counter + 32'h1; // @[Hello.scala 61:22]
  wire [2:0] _position_T_1 = position + 3'h1; // @[Hello.scala 67:28]
  assign io_led = 8'h1 << position; // @[Hello.scala 72:18]
  always @(posedge clock) begin
    if (reset) begin // @[Hello.scala 57:24]
      counter <= 32'h0; // @[Hello.scala 57:24]
    end else if (counter == 32'h4c4b40) begin // @[Hello.scala 62:30]
      counter <= 32'h0; // @[Hello.scala 63:13]
    end else begin
      counter <= _counter_T_1; // @[Hello.scala 61:11]
    end
    if (reset) begin // @[Hello.scala 58:25]
      position <= 3'h0; // @[Hello.scala 58:25]
    end else if (counter == 32'h4c4b40) begin // @[Hello.scala 62:30]
      if (position == 3'h7) begin // @[Hello.scala 64:28]
        position <= 3'h0; // @[Hello.scala 65:16]
      end else begin
        position <= _position_T_1; // @[Hello.scala 67:16]
      end
    end
  end
// Register and memory initialization
`ifdef RANDOMIZE_GARBAGE_ASSIGN
`define RANDOMIZE
`endif
`ifdef RANDOMIZE_INVALID_ASSIGN
`define RANDOMIZE
`endif
`ifdef RANDOMIZE_REG_INIT
`define RANDOMIZE
`endif
`ifdef RANDOMIZE_MEM_INIT
`define RANDOMIZE
`endif
`ifndef RANDOM
`define RANDOM $random
`endif
`ifdef RANDOMIZE_MEM_INIT
  integer initvar;
`endif
`ifndef SYNTHESIS
`ifdef FIRRTL_BEFORE_INITIAL
`FIRRTL_BEFORE_INITIAL
`endif
initial begin
  `ifdef RANDOMIZE
    `ifdef INIT_RANDOM
      `INIT_RANDOM
    `endif
    `ifndef VERILATOR
      `ifdef RANDOMIZE_DELAY
        #`RANDOMIZE_DELAY begin end
      `else
        #0.002 begin end
      `endif
    `endif
`ifdef RANDOMIZE_REG_INIT
  _RAND_0 = {1{`RANDOM}};
  counter = _RAND_0[31:0];
  _RAND_1 = {1{`RANDOM}};
  position = _RAND_1[2:0];
`endif // RANDOMIZE_REG_INIT
  `endif // RANDOMIZE
end // initial
`ifdef FIRRTL_AFTER_INITIAL
`FIRRTL_AFTER_INITIAL
`endif
`endif // SYNTHESIS
endmodule