本节通过硬件描述语言Verilog HDL对二十进制编码器的描述，介绍Verilog HDL程序的基本结构及特点。

二十进制编码器及Verilog HDL描述

二十进制编码器是数字电路中常用的电路单元，它的输入是代表0~9这10个输入端的状态信息。输入信号为高电平时，输出相应的BCD码，因此也称为10线4线编码器。其功能表及电路符号如图3-1所示。

图3-1　二十进制编码器

【例3-1】利用Verilog HDL对二十进制编码器进行设计。

Verilog HDL程序的基本构成

从例3-1可以看出，一个完整的Verilog HDL程序由3个基本部分构成，分别是：模块端口定义部分、信号类型说明部分和逻辑功能描述语句部分。其结构图如3-2所示。

图3-2　Verilog HDL程序基本结构

模块端口定义部分

对于硬件描述语言来说，一个程序代表了一个具有某种逻辑功能的电路，模块端口定义部分描述了该电路的接口部分的信息，即输入输出信号的信息。

模块端口定义部分的语法结构如下：

module模块名(端口信号1，端口信号2，端口信号3，端口信号4，……);

input[width：0]端口信号1，端口信号3，……;

output[width：0]端口信号2，端口信号4，……;

程序以关键词module引导，模块名是设计者对于设计的电路所取的名字，在模块端口定义的第1行列出了所有进出该电路模块的端口信号，在第2行和第3行中定义了各端口信号流动方向。流动方向包括输入(input)、输出(output)和双向(inout)，[width：0]表示信号的位宽，如果位宽没有特别说明，则系统默认为1位宽度。

【例3-2】模块端口定义举例。

信号类型说明部分

在Verilog HDL语法中，信号共有两种数据类型，分别为：网线类型(net型)和寄存器类型(register型)。在信号类型说明部分除了要对输入/输出端口的信号类型进行说明之外，还要对程序中定义的中间量的数据类型进行说明。

信号类型说明部分的语法结构如下：

wire[width：0]信号1，信号2，……;

reg[width：0]信号3，信号4，……;

【例3-3】信号类型说明举例。

逻辑功能描述语句部分

逻辑功能描述语句部分对输入/输出信号之间的逻辑关系进行了描述，是Verilog HDL程序设计中最主要的部分，在电路上相当于器件的内部电路结构。在Verilog HDL语言中，常用的逻辑功能描述语句可以分为以下3种：

例化语句：调用已进行元件化封装的程序。这种语句常应用于层次化设计的顶层文件设计中。

【例3-4】例化语句举例。

该语句分别调用了一个非门和与门电路模块。

连续赋值语句：描述信号之间简单的赋值关系。在连续赋值语句中，右边表达式使用的操作数无论何时发生变化，右边表达式都重新计算。这类描述通常以关键词assign引导。

【例3-5】连续赋值语句举例。

该语句描述了输出信号与输入信号的赋值关系。

过程语句：以关键词always、initial等关键词引导的语句，描述了一定条件下信号之间的赋值关系。这种变量数据被赋值后，其值保持不变，直到下一次条件具备时对它们重新赋值。

【例3-6】过程语句举例。

与连续赋值语句一样，always和initial也描述了输出信号与输入信号的赋值关系，但是这种赋值往往是一种比较复杂的条件赋值，例如，例3-6就用了if……else语句描述了输出信号与输入信号的条件关系。