Dominar Verilog: Tutorial completo para diseño de circuitos digitales

En los primeros días de los circuitos integrados, los ingenieros tenían que dibujar físicamente transistores y sus conexiones en papel para diseñarlos de forma que pudieran fabricarse en silicio. Circuitos más grandes y complejos demandaban más ingenieros, tiempo y recursos, y pronto surgió la necesidad de una mejor forma de diseñar circuitos integrados.

El VHDL se desarrolló pronto para mejorar el proceso permitiendo a los ingenieros describir la funcionalidad del hardware deseado y dejar que herramientas de automatización convirtieran ese comportamiento en elementos de hardware reales como puertas combinacionales y lógica secuencial. Verilog se desarrolló para simplificar el proceso y hacer el Lenguaje de Descripción de Hardware (HDL) más robusto y flexible. Hoy, Verilog es el HDL más popular usado en la industria de semiconductores.

¿En qué es útil Verilog?

Verilog crea un nivel de abstracción que ayuda a ocultar los detalles de implementación y tecnología.

Por ejemplo, el diseño de un flip-flop tipo D requeriría saber cómo disponer los transistores para lograr un FF disparado por flanco positivo y cuáles son los tiempos de subida, bajada y clk-Q requeridos para capturar el valor, entre muchos otros detalles tecnológicos. La disipación de potencia, el timing y la capacidad de驱动 redes y otros flip-flops también requerirían un entendimiento profundo de las características físicas de un transistor.

Verilog nos ayuda a enfocarnos en el comportamiento y dejar el resto para después.

Ejemplo

El siguiente código ilustra cómo se ve el código Verilog. Profundizaremos en los detalles en el siguiente artículo. Por ahora, entendamos simplemente que se describe el comportamiento de un contador. El código hace que el contador cuente hacia arriba si la señal up_down es 1, y hacia abajo si es 0. También reinicia el contador si la señal rstn se vuelve 0, haciendo un reset activo en bajo.

module ctr (input up_down, clk, rstn, output reg [2:0] out);
always @ (posedge clk)
    if (!rstn) out <= 0;
    else begin
        if (up_down) out <= out + 1;
        else out <= out - 1;
    end
endmodule

El ejemplo simple muestra cómo se ocultan todos los detalles de implementación física mientras se proporciona una idea clara de cómo funciona el contador.

ctr es un module que representa un contador up/down, y es posible elegir la implementación física real del diseño desde una amplia variedad de estilos de flip-flops optimizados para área, potencia y rendimiento. Suelen compilarse en bibliotecas y estar disponibles para seleccionar dentro de herramientas EDA en una etapa posterior del proceso de diseño.

Ahora que sabes qué es Verilog, ¡empecemos a aprender Verilog!