1、硬件描述語(yǔ)言HDL(Hardware Description Language)

硬件描述語(yǔ)言(HDL)是一種用形式化方法來(lái)描述數(shù)字電路和系統(tǒng)的語(yǔ)言。數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者利用這種語(yǔ)言可以從上層到下層(從抽象到具體)逐層描述自己的設(shè)計(jì)思想，用一系列分層次的模塊來(lái)表示極其復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)。然后利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為EDA)工具逐層進(jìn)行仿真驗(yàn)證，再把其中需要變?yōu)榫唧w物理電路的模塊組合經(jīng)由自動(dòng)綜合工具轉(zhuǎn)換到門(mén)級(jí)電路網(wǎng)表。接下去再用專(zhuān)用集成電路（ASIC）或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）自動(dòng)布局布線工具把網(wǎng)表轉(zhuǎn)換為具體電路布線結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。在制成物理器件之前，還可以用Verilog的門(mén)級(jí)模型（原語(yǔ)元件或UDP）來(lái)代替具體基本元件。因其邏輯功能和延時(shí)特性與真實(shí)的物理元件完全一致，所以在仿真工具的支持下能驗(yàn)證復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)的正確性，使投片的成功率達(dá)到100%。目前，這種稱(chēng)之為高層次設(shè)計(jì)(High-Level-Design)的方法已被廣泛采用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在美國(guó)硅谷約有90％以上的ASIC和FPGA已采用Verilog硬件描述語(yǔ)言方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

硬件描述語(yǔ)言的發(fā)展至今已有近三十年的歷史，并成功地應(yīng)用于設(shè)計(jì)的各個(gè)階段：建模、仿真、驗(yàn)證 和綜合等。最近十多年來(lái)，用綜合工具把可綜合風(fēng)格的HDL模塊自動(dòng)轉(zhuǎn)換為具體電路發(fā)展非常迅速，大大地提高了復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率。在美國(guó)和日本等先進(jìn)電子工業(yè)國(guó)，Verilog語(yǔ)言已成為設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

對(duì)于FPGA新手應(yīng)由淺入深學(xué)習(xí)：

（1）Verilog的基本語(yǔ)法，

（2）簡(jiǎn)單的可綜合Verilog模塊與邏輯電路的對(duì)應(yīng)關(guān)系，

（3）簡(jiǎn)單的Verilog測(cè)試模塊和它的意義，

（4）如何編寫(xiě)復(fù)雜的多層次的可綜合風(fēng)格的Verilog HDL模塊，

（5）如何用可綜合的Verilog模塊構(gòu)成一個(gè)可靠的復(fù)雜IP軟核和固核模塊，

（6）在開(kāi)發(fā)工具建立自己的FPGA工程，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單FPGA小例子。

2、Verilog HDL的歷史

2.1、什么是Verilog HDL

Verilog HDL是硬件描述語(yǔ)言的一種，用于數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它允許設(shè)計(jì)者用它來(lái)進(jìn)行各種級(jí)別的邏輯設(shè)計(jì)，可以用它進(jìn)行數(shù)字邏輯系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證、時(shí)序分析、邏輯綜合。它是目前應(yīng)用最廣泛的一種硬件描述語(yǔ)言。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，目前在美國(guó)使用Verilog HDL進(jìn)行設(shè)計(jì)的工程師大約有10多萬(wàn)人，全美國(guó)有200多所大學(xué)教授用 Verilog 硬件描述語(yǔ)言的設(shè)計(jì)方法。在我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)幾乎所有著名大學(xué)的電子和計(jì)算機(jī)工程系都講授Verilog有關(guān)的課程。

2.2、Verilog HDL的產(chǎn)生及發(fā)展

Verilog HDL是在1983年，由GDA(GateWay Design Automation)公司的Phil Moorby首創(chuàng)的。Phil Moorby后來(lái)成為Verilog-XL的主要設(shè)計(jì)者和Cadence公司(Cadence Design System)的第一個(gè)合伙人。在1984-1985年，Moorby設(shè)計(jì)出了第一個(gè)名為Verilog-XL的仿真器，1986年，他對(duì)Verilog HDL的發(fā)展又作出了另一個(gè)巨大貢獻(xiàn)：即提出了用于快速門(mén)級(jí)仿真的XL算法。

隨著Verilog-XL算法的成功，Verilog HDL語(yǔ)言得到迅速發(fā)展。1989年，Cadence公司收購(gòu)了GDA公司，Verilog HDL語(yǔ)言成為Cadence公司的私有財(cái)產(chǎn)。1990年，Cadence公司決定公開(kāi)Verilog HDL語(yǔ)言，于是成立了OVI(Open Verilog International)組織來(lái)負(fù)責(zé)促進(jìn)Verilog HDL語(yǔ)言的發(fā)展。基于Verilog HDL的優(yōu)越性，IEEE于1995年制定了Verilog HDL的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，即Verilog HDL1364-1995；2001年發(fā)布了Verilog HDL1364-2001標(biāo)準(zhǔn)；2005年SystemVerilog IEEE 1800-2005 標(biāo)準(zhǔn)的公布，更使得Verilog語(yǔ)言在綜合、仿真驗(yàn)證和模塊的重用等性能方面都有大幅度的提高。

下圖展示了Verilog的發(fā)展歷史和未來(lái)。

圖1

2.3、Verilog HDL和 VHDL的比較

Verilog HDL和VHDL都是用于邏輯設(shè)計(jì)的硬件描述語(yǔ)言，并且都已成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)。VHDL是在1987年成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)，Verilog HDL則在1995年才正式成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)。之所以VHDL比Verilog HDL早成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)閂HDL是由美國(guó)軍方組織開(kāi)發(fā)的，而Verilog HDL 則是從一個(gè)普通的民間公司的私有財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)化而來(lái)，基于Verilog HDL的優(yōu)越性，才成為的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，因而有更強(qiáng)的生命力。

VHDL 其英文全名為VHSIC Hardware Description Language,而VHSIC則是Very High Speed Integerated Circuit的縮寫(xiě)詞，意為甚高速集成電路,故VHDL其準(zhǔn)確的中文譯名為甚高速集成電路的硬件描述語(yǔ)言。

Verilog HDL和VHDL作為描述硬件電路設(shè)計(jì)的語(yǔ)言，其共同的特點(diǎn)在于：能形式化地抽象表示電路的行為和結(jié)構(gòu)、支持邏輯設(shè)計(jì)中層次與范圍的描述、可借用高級(jí)語(yǔ)言的精巧結(jié)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化電路行為的描述、具有電路仿真與驗(yàn)證機(jī)制以保證設(shè)計(jì)的正確性、支持電路描述由高層到低層的綜合轉(zhuǎn)換、硬件描述與實(shí)現(xiàn)工藝無(wú)關(guān)（有關(guān)工藝參數(shù)可通過(guò)語(yǔ)言提供的屬性包括進(jìn)去）、便于文檔管理、易于理解和設(shè)計(jì)重用。

但是Verilog HDL和VHDL又各有其自己的特點(diǎn)。由于Verilog HDL早在1983年就已推出，至今已有二十多年的應(yīng)用歷史，因而Verilog HDL擁有更廣泛的設(shè)計(jì)群體，成熟的資源也遠(yuǎn)比VHDL豐富。與VHDL相比Verilog HDL的最大優(yōu)點(diǎn)是：它是一種非常容易掌握的硬件描述語(yǔ)言，只要有C語(yǔ)言的編程基礎(chǔ)，通過(guò)二十學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)，再加上一段實(shí)際操作，一般同學(xué)可在二至三個(gè)月內(nèi)掌握這種設(shè)計(jì)方法的基本技術(shù)。而掌握VHDL設(shè)計(jì)技術(shù)就比較困難。這是因?yàn)閂HDL不很直觀，需要有Ada編程基礎(chǔ)，一般認(rèn)為至少需要半年以上的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，才能掌握VHDL的基本設(shè)計(jì)技術(shù)。2005年SystemVerilog IEEE1800-2005標(biāo)準(zhǔn)公布以后，集成電路設(shè)計(jì)界普遍認(rèn)為Verilog HDL 將在十年內(nèi)全面取代VHDL成為ASIC設(shè)計(jì)行業(yè)包攬?jiān)O(shè)計(jì)、測(cè)試和驗(yàn)證功能的的唯一語(yǔ)言。下面圖2所示的是Verilog HDL和VHDL建模能力的比較圖，供讀者參考:

圖2

2001年公布的VerilogIEEE1364- 2001標(biāo)準(zhǔn)和2005年公布的SystemVerilog IEEE1800-2005標(biāo)準(zhǔn)，不但使Verilog的可綜合性能和系統(tǒng)仿真性能方面有大幅度的提高，而且在IP的重用方面（包括設(shè)計(jì)和驗(yàn)證模塊的重用）也有重大的突破。因此Verilog HDL不但作為學(xué)習(xí)HDL設(shè)計(jì)方法的入門(mén)和基礎(chǔ)是比較合適的，而且對(duì)于ASIC設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人員而言，也是必須掌握的基本技術(shù)。學(xué)習(xí)掌握Verilog HDL建模、仿真、綜合、重用和驗(yàn)證技術(shù)不僅可以使同學(xué)們對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)有更進(jìn)一步的了解，而且可以為以后學(xué)習(xí)高級(jí)的行為綜合、物理綜合、IP設(shè)計(jì)和復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4、 Verilog 目前的應(yīng)用情況和適用的設(shè)計(jì)

近十多年以來(lái)，EDA界一直對(duì)在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中究竟采用哪一種硬件描述語(yǔ)言爭(zhēng)論不休。近兩三年來(lái)，美國(guó)、日本和我國(guó)臺(tái)灣省電子設(shè)計(jì)界的情況已經(jīng)清楚地表明，在高層次數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，Verilog 已經(jīng)取得壓倒性的優(yōu)勢(shì)；在中國(guó)大陸，近10年來(lái)，Verilog應(yīng)用的比率已有顯著的增加。根據(jù)筆者了解，國(guó)內(nèi)大多數(shù)集成電路設(shè)計(jì)公司都采用Verilog HDL。Verilog是專(zhuān)門(mén)為復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真而開(kāi)發(fā)的，本身就非常適合復(fù)雜數(shù)字邏輯電路和系統(tǒng)的仿真和綜合。由于Verilog 在其門(mén)級(jí)描述的底層，也就是在晶體管開(kāi)關(guān)的描述方面比VHDL有強(qiáng)得多得功能，所以即使是VHDL的設(shè)計(jì)環(huán)境，在底層實(shí)質(zhì)上也是由Verilog HDL描述的器件庫(kù)所支持的。1998年通過(guò)的Verilog HDL新標(biāo)準(zhǔn)，把Verilog HDL-A并入Verilog HDL新標(biāo)準(zhǔn)，使其不僅支持?jǐn)?shù)字邏輯電路的描述還支持模擬電路的描述，因此在混合信號(hào)的電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，它也有很廣泛的應(yīng)用。在深亞微米ASIC和高密度FPGA已成為電子設(shè)計(jì)主流的今天，Verilog的發(fā)展前景是非常遠(yuǎn)大的。2001年3月，Verilog IEEE1364-2001標(biāo)準(zhǔn)的公布,以及2005年10月SystemVerilog IEEE 1800-2005 標(biāo)準(zhǔn)的公布，使得Verilog語(yǔ)言在綜合、仿真驗(yàn)證和IP模塊重用等性能方面都有大幅度的提高，更加拓寬了Verilog的發(fā)展前景。

Verilog適合系統(tǒng)級(jí)(System)、算法級(jí)(Alogrithem)、寄存器傳輸級(jí)(RTL)、邏輯級(jí)(Logic)、門(mén)級(jí)(Gate)、電路開(kāi)關(guān)級(jí)(Switch)設(shè)計(jì)，而SystemVerilog是Verilog語(yǔ)言的擴(kuò)展和延伸，更適用于可重用的可綜合IP和可重用的驗(yàn)證用IP設(shè)計(jì)，以及特大型（千萬(wàn)門(mén)級(jí)以上）基于IP的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。

2.5、采用Verilog HDL設(shè)計(jì)復(fù)雜數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)

2.5.1、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法--電路原理圖輸入法

幾十年前，當(dāng)時(shí)所做的復(fù)雜數(shù)字邏輯電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模比較小也比較簡(jiǎn)單，其中所用到的FPGA或ASIC設(shè)計(jì)工作往往只能采用廠家提供的專(zhuān)用電路圖輸入工具來(lái)進(jìn)行。為了滿足設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，工程師往往需要花好幾天或更長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行艱苦的手工布線。工程師還得非常熟悉所選器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引線特點(diǎn)，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種低水平的設(shè)計(jì)方法大大延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)周期。

近年來(lái)，F(xiàn)PGA和ASIC的設(shè)計(jì)在規(guī)模和復(fù)雜度方面不斷取得進(jìn)展，而對(duì)邏輯電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的時(shí)間要求卻越來(lái)越短。這些因素促使設(shè)計(jì)人員采用高水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)工具，如：硬件描述語(yǔ)言(Verilog HDL或VHDL)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.5.2、 Verilog HDL設(shè)計(jì)法與傳統(tǒng)的電路原理圖輸入法的比較

如 2.5.1.所述，采用電路原理圖輸入法進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有設(shè)計(jì)的周期長(zhǎng)，需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)工具，需手工布線等缺陷。而采用Verilog 輸入法時(shí)，由于Verilog HDL的標(biāo)準(zhǔn)化，可以很容易地把完成的設(shè)計(jì)移植到不同的廠家的不同的芯片中去，并在不同規(guī)模的應(yīng)用時(shí)可以較容易地作修改。這不僅是因?yàn)橛肰erilog HDL所完成的設(shè)計(jì)，它的信號(hào)位數(shù)是很容易改變的，可以很容易地對(duì)它進(jìn)行修改，來(lái)適應(yīng)不同規(guī)模的應(yīng)用，在仿真驗(yàn)證時(shí)，仿真測(cè)試矢量還可以用同一種描述語(yǔ)言來(lái)完成，而且還因?yàn)椴捎肰erilog HDL綜合器生成的數(shù)字邏輯是一種標(biāo)準(zhǔn)的電子設(shè)計(jì)互換格式（EDIF）文件，獨(dú)立于所采用的實(shí)現(xiàn)工藝。有關(guān)工藝參數(shù)的描述可以通過(guò) Verilog HDL提供的屬性包括進(jìn)去，然后利用不同廠家的布局布線工具，在不同工藝的芯片上實(shí)現(xiàn)。

采用Verilog 輸入法最大的優(yōu)點(diǎn)是其與工藝無(wú)關(guān)性。這使得工程師在功能設(shè)計(jì)、邏輯驗(yàn)證階段，可以不必過(guò)多考慮門(mén)級(jí)及工藝實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)，只需要利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)芯片的要求，施加不同的約束條件，即可設(shè)計(jì)出實(shí)際電路。實(shí)際上這是利用了計(jì)算機(jī)的巨大能力在EDA工具的幫助下，把邏輯驗(yàn)證與具體工藝庫(kù)匹配、布線及時(shí)延計(jì)算分成不同的階段來(lái)實(shí)現(xiàn)從而減輕了人們的繁瑣勞動(dòng)。

2.5.3、Verilog 的標(biāo)準(zhǔn)化

Verilog 是在1983年由GATEWAY公司首先開(kāi)發(fā)成功的，經(jīng)過(guò)諸多改進(jìn)，于1995年11月正式被批準(zhǔn)為Verilog IEEE1364-1995標(biāo)準(zhǔn)，2001年3月在原標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改進(jìn)和補(bǔ)充又推出Verilog IEEE1364-2001新標(biāo)準(zhǔn)。2005年10月又推出了Verilog語(yǔ)言的擴(kuò)展，即SystemVerilog （IEEE 1800-2005 標(biāo)準(zhǔn)）語(yǔ)言，這使得Verilog語(yǔ)言在綜合、仿真驗(yàn)證和IP模塊重用等性能方面都有大幅度的提高，更加拓寬了Verilog的發(fā)展前景。

Verilog HDL的標(biāo)準(zhǔn)化大大加快了Verilog HDL的推廣和發(fā)展。由于Verilog HDL設(shè)計(jì)方法的與工藝無(wú)關(guān)性，因而大大提高了Verilog模型的可重用性。

2.5.4、軟核

我們把功能經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的、可綜合的、實(shí)現(xiàn)后電路結(jié)構(gòu)總門(mén)數(shù)在5000門(mén)以上的Verilog HDL模型稱(chēng)之為“軟核”(Soft Core)。而把由軟核構(gòu)成的器件稱(chēng)為虛擬器件,在新電路的研制過(guò)程中，軟核和虛擬器件可以很容易地借助EDA綜合工具與其它外部邏輯結(jié)合為一體。這樣，軟核和虛擬器件的重用性就可大大縮短設(shè)計(jì)周期，加快了復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)。

2.5.5、固核和硬核的概念以及它們的重用

2.5.5.1、固核

我們把在某一種現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）器件上實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)驗(yàn)證是正確的總門(mén)數(shù)在5000門(mén)以上電路結(jié)構(gòu)編碼文件，稱(chēng)之為“固核”。

2.5.5.1、硬核

我們把在某一種專(zhuān)用集成電路工藝的（ASIC）器件上實(shí)現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)證是正確的總門(mén)數(shù)在5000門(mén)以上的電路結(jié)構(gòu)版圖掩膜，稱(chēng)之為“硬核”。

2.5.5.3、軟核、固核、硬核對(duì)比

在具體實(shí)現(xiàn)手段和工藝技術(shù)尚未確定的邏輯設(shè)計(jì)階段，軟核具有最大的靈活性，它可以很容易地借助EDA綜合工具與其它外部邏輯結(jié)合為一體。當(dāng)然，由于實(shí)現(xiàn)技術(shù)的不確定性，有可能要作一些改動(dòng)以適應(yīng)相應(yīng)的工藝。相比之下固核和硬核與其它外部邏輯結(jié)合為一體的靈活性要差得多，特別是電路實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)改變時(shí)更是如此。而近年來(lái)電路實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)的發(fā)展是相當(dāng)迅速的，為了邏輯電路設(shè)計(jì)成果的積累，和更快更好地設(shè)計(jì)更大規(guī)模的電路，發(fā)展軟核的設(shè)計(jì)和推廣軟核的重用技術(shù)是非常有必要的。我們新一代的數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)師必須掌握這方面的知識(shí)和技術(shù)。Verilog語(yǔ)言以及它的擴(kuò)展SystemVerilog 是設(shè)計(jì)可重用的IP,即軟核、固核、硬核和驗(yàn)證用虛擬核所必須的語(yǔ)言。

2.6、FPGA硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)流程

2.6.1、自頂向下(Top-Down)設(shè)計(jì)

自頂向下的設(shè)計(jì)（即TOP_DOWN設(shè)計(jì)）是從系統(tǒng)級(jí)開(kāi)始，把系統(tǒng)劃分為基本單元，然后再把每個(gè)基本單元?jiǎng)澐譃橄乱粚哟蔚幕締卧恢边@樣做下去，直到可以直接用EDA元件庫(kù)中的基本元件來(lái)實(shí)現(xiàn)為止。利用層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，一個(gè)完整的硬件設(shè)計(jì)任務(wù)首先由總設(shè)計(jì)師（Architect）劃分為若干個(gè)可操作的模塊，編制出相應(yīng)的模型（行為的或結(jié)構(gòu)的），通過(guò)仿真加以驗(yàn)證后，再把這些模塊分配給下一層的設(shè)計(jì)師。這就允許多個(gè)設(shè)計(jì)者同時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)硬件系統(tǒng)中的不同模塊，其中每個(gè)設(shè)計(jì)者負(fù)責(zé)自己所承擔(dān)的部分；而由上一層設(shè)計(jì)師對(duì)其下層設(shè)計(jì)者完成的設(shè)計(jì)用行為級(jí)上層模塊對(duì)其所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。為了提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，如果其中有一部分模塊可由商業(yè)渠道得到，我們可以購(gòu)買(mǎi)它們的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的使用權(quán)（IP核的重用），以節(jié)省時(shí)間和開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)，。圖3為自頂向下的示意圖，以設(shè)計(jì)樹(shù)的形式繪出。

圖3 自頂向下設(shè)計(jì)

2.6.2、FPGA模塊的設(shè)計(jì)編譯和仿真的過(guò)程

在不同的層次做具體模塊的設(shè)計(jì)所用的方法也有所不同，在高層次上往往編寫(xiě)一些行為級(jí)的模塊通過(guò)仿真加以驗(yàn)證，其主要目的是系統(tǒng)性能的總體考慮和各模塊的指標(biāo)分配，并非具體電路的實(shí)現(xiàn)。因而綜合及其以后的步驟往往不需進(jìn)行。而當(dāng)設(shè)計(jì)的層次比較接近底層時(shí)，行為描述往往需要用電路邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。這時(shí)的模塊不僅需要通過(guò)仿真加以驗(yàn)證，還需進(jìn)行綜合、優(yōu)化、布線和后仿真?？傊唧w電路是從底向上逐步實(shí)現(xiàn)的。EDA工具往往不僅支持HDL描述也支持電路圖輸入,有效地利用這兩種方法是提高設(shè)計(jì)效率的辦法之一。下面的流程圖簡(jiǎn)要地說(shuō)明了模塊的編譯和測(cè)試過(guò)程：

圖4

從上圖可以看出，模塊設(shè)計(jì)流程主要由兩大主要功能部分組成：

（1）、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)：即從編寫(xiě)設(shè)計(jì)文件-->綜合到布局布線-->電路生成這樣一系列步驟。

（2）、設(shè)計(jì)驗(yàn)證：也就是進(jìn)行各種仿真的一系列步驟，如果在仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就返回設(shè)計(jì)輸入進(jìn)行修改。

2.7、總結(jié)

2.7.1、編程語(yǔ)言verilog的優(yōu)點(diǎn)

（1）采用VerilogHDL進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)與工藝無(wú)關(guān)系，

（2）能夠在每個(gè)抽象層次的描述上對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，

（3）VerilogHDL適用于復(fù)雜數(shù)字邏輯電路和系統(tǒng)的總體仿真、子系統(tǒng)仿真和具體電路綜合等各個(gè)設(shè)計(jì)階段。

2.7.2、熟練掌握FPGA設(shè)計(jì)流程

由于TOP_DOWN的設(shè)計(jì)方法是首先從系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手，從頂層進(jìn)行功能劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的總體仿真是頂層進(jìn)行功能劃分的重要環(huán)節(jié)，這時(shí)的設(shè)計(jì)是與工藝無(wú)關(guān)的。由于設(shè)計(jì)的主要仿真和調(diào)試過(guò)程是在高層次完成的所以能夠早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤，避免設(shè)計(jì)工作的浪費(fèi)，同時(shí)也減少了邏輯仿真的工作量。自頂向下的設(shè)計(jì)方法方便了從系統(tǒng)級(jí)劃分和管理整個(gè)項(xiàng)目，使得幾十萬(wàn)門(mén)甚至幾千萬(wàn)門(mén)規(guī)模的復(fù)雜數(shù)字電路的設(shè)計(jì)成為可能，并可減少設(shè)計(jì)人員，避免不必要的重復(fù)設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)的一次成功率。

從底向上的設(shè)計(jì)在某種意義上講可以看作上述TOP_DOWN設(shè)計(jì)的逆過(guò)程。雖然設(shè)計(jì)也是從系統(tǒng)級(jí)開(kāi)始，即從設(shè)計(jì)樹(shù)的樹(shù)根開(kāi)始對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行逐次劃分，但劃分時(shí)首先考慮的是單元是否存在，即設(shè)計(jì)劃分過(guò)程必須從已經(jīng)存在的基本單元出發(fā)，設(shè)計(jì)樹(shù)最末枝上的單元要么是已經(jīng)制造出的單元，要么是其它項(xiàng)目已開(kāi)發(fā)好的單元或者是可外購(gòu)得到的單元。