Verilog 组合逻辑 UDP

1. 与非门实例

组合逻辑 UDP 中，状态表规定了不同的输入组合和相对应的输出值，没有指定的任意组合输出值为 x。

一个简单的与非门 UDP 可以表示如下：

primitive nand_my(out, a, b);
   output       out ;
   input        a, b ;

   table
    //a         b       :       out ;
      0         0       :       1 ;
      0         1       :       1 ;
      1         0       :       1 ;
      1         1       :       0 ;
   endtable
endprimitive

如上一节所阐述，端口列表和声明部分可以改为：

primitive nand_my(
  output       out,
  input        a, b);
  ......
endprimitive

2. 状态表项

表示组合逻辑的状态表中的每一行的语法格式如下：

<input1>  <input2>  ...  <inputN>  :  <output> ;

• 1、状态表中的 input 信号顺序要与 UDP 端口列表的顺序一致。
• 2、输入和输出用冒号 : 隔开。
• 3、状态表的每一行以分号 ; 结束。
• 4、能够产生确定输出值的所有输入项的组合都必须在状态表中列出，否则会输出 x 值。

例如在上述 UDP nand_my 中，如果 a=0, b=x，则输出 out = x ，因为该组合选项在 table 中无法找到。所以在编写 UDP 时，要完整的考虑输入的所有组合情况。

UDP nand_my 的状态表可以修改为：

   table
    //a         b       :       out ;
      0         0       :       1 ;
      0         1       :       1 ;
      1         0       :       1 ;
      1         1       :       0 ;

      0         x       :       1 ;
      x         0       :       1 ;
   endtable

3. 无关项

UDP nand_my 中，当 a 或 b 两个输入只要有一个为 0 时，则输出为 1。

不影响输出结果的输入信号为无关项，可以用问号"?"来表示。状态表中的"?"项将自动展开为 0, 1 或 x。

因此 UDP nand_my 的状态表可以改为：

   table
    //a         b       :       out ;
      0         ?       :       1 ;
      ?         0       :       1 ;
      1         1       :       0 ;

      //下面组合将输出 x，所以也可以省略，Verilog 默认会输出 x
      1         x       :       x ;
      x         1       :       x ;
   endtable

4. UDP 例化

UDP 调用格式与内置门级原语完全一致。

利用上述 UDP nand_my 完成《1.3 门延迟》中 D 触发器的仿真。

去除延迟信息，D 触发器模型如下。

module D_TRI(
            input       D, CP,
            output      Q, QR);

   //part1, not gate
   wire         CPN, DN ;
   not          (CPN, CP);
   not          (DN, D);

   //part2, master trigger
   wire         G3O, G4O ;
   nand_my      (G3O, D, CP);
   nand_my      (G4O, DN, CP);
   wire         G1O, G2O ;
   nand_my      (G1O, G3O, G2O);
   nand_my      (G2O, G4O, G1O);

   //part3, slave trigger
   wire         G7O, G8O ;
   nand_my      (G7O, G1O, CPN);
   nand_my      (G8O, G2O, CPN);
   wire         G5O, G6O ;
   nand_my      (G5O, G7O, G6O);
   nand_my      (G6O, G8O, G5O);

   assign       Q = G5O ;
   assign       QR = G6O ;

endmodule

testbench 保持不变，仿真结果如下。

由图可知，触发器在时钟 CP 下降沿采集到了 D 端信号，并传递给 Q/QR ，在单周期内保持不变。

UDP 完成的与非门功能正确。