# Verilog 门级建模
大多数数字设计都是在 RTL 等更高的抽象层次上完成的，尽管有时通过使用 and 和 or 等组合元素在较低层次上构建更小的确定性电路变得很直观。在此级别完成的建模通常称为门级建模，因为它涉及门并且在硬件原理图和 Verilog 代码之间具有一对一的关系。
Verilog 支持一些称为原语(primitive)的基本逻辑门，因为它们可以像模块一样被实例化，因为它们已经被预定义。
# And/Or/Xor 门
这些原语实现了一个 AND 和一个 OR 门，它们接受许多标量输入并提供单个标量输出。这些原语的参数列表中的第一个端口是输出，只要任何输入发生变化，它就会更新。
module gates ( input a, b,
output c, d, e);
and (c, a, b); // c is the output, a and b are inputs
or (d, a, b); // d is the output, a and b are inputs
xor (e, a, b); // e is the output, a and b are inputs
endmodule
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module tb;
reg a, b;
wire c, d, e;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e));
initial begin
{a, b} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c(and)=%0b d(or)=%0b e(xor)=%0b", $time, a, b, c, d, e);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
end
end
endmodule
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仿真日志：
[T=0 a=0 b=0 c(and)=0 d(or)=0 e(xor)=0
[T=1 a=0 b=1 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1
[T=2 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0
[T=4 a=1 b=0 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1
[T=5 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0
[T=6 a=0 b=1 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1
[T=7 a=1 b=0 c(and)=0 d(or)=1 e(xor)=1
[T=10 a=1 b=1 c(and)=1 d(or)=1 e(xor)=0
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# Nand/Nor/Xnor 门
上述所有门的逆为 nand 、 nor 和 xnor 。重复使用上面的相同设计，不同之处在于原语使用它们的反向版本进行替换。
module gates ( input a, b,
output c, d, e);
// Use nand, nor, xnor instead of and, or and xor
// in this example
nand (c, a, b); // c is the output, a and b are inputs
nor (d, a, b); // d is the output, a and b are inputs
xnor (e, a, b); // e is the output, a and b are inputs
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module tb;
reg a, b;
wire c, d, e;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e));
initial begin
{a, b} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c(nand)=%0b d(nor)=%0b e(xnor)=%0b", $time, a, b, c, d, e);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
end
end
endmodule
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仿真日志：
[T=0 a=0 b=0 c(nand)=1 d(nor)=1 e(xnor)=1
[T=1 a=0 b=1 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0
[T=2 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1
[T=4 a=1 b=0 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0
[T=5 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1
[T=6 a=0 b=1 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0
[T=7 a=1 b=0 c(nand)=1 d(nor)=0 e(xnor)=0
[T=10 a=1 b=1 c(nand)=0 d(nor)=0 e(xnor)=1
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这些门可以有两个以上的输入。
module gates ( input a, b, c, d,
output x, y, z);
and (x, a, b, c, d); // x is the output, a, b, c, d are inputs
or (y, a, b, c, d); // y is the output, a, b, c, d are inputs
nor (z, a, b, c, d); // z is the output, a, b, c, d are inputs
endmodule
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module tb;
reg a, b, c, d;
wire x, y, z;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .x(x), .y(y), .z(z));
initial begin
{a, b, c, d} = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b b=%0b c=%0b d=%0b x=%0b y=%0b x=%0b", $time, a, b, c, d, x, y, z);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
b <= $random;
c <= $random;
d <= $random;
end
end
endmodule
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仿真日志：
[T=0 a=0 b=0 c=0 d=0 x=0 y=0 x=1
[T=1 a=0 b=1 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0
[T=2 a=1 b=1 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0
[T=3 a=1 b=1 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0
[T=4 a=1 b=0 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0
[T=5 a=1 b=0 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0
[T=6 a=0 b=1 c=0 d=0 x=0 y=1 x=0
[T=7 a=0 b=1 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0
[T=8 a=1 b=1 c=1 d=0 x=0 y=1 x=0
[T=9 a=0 b=0 c=0 d=1 x=0 y=1 x=0
[T=10 a=0 b=1 c=1 d=1 x=0 y=1 x=0
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# Buf/Not 门
这些门只有一个标量输入和一个或多个输出。 buf 代表缓冲区，只需将值从输入传输到输出，而不会改变极性。 not 代表在其输入端反转信号极性的逆变器。因此，其输入处的 0 将产生 1，反之亦然。
module gates ( input a,
output c, d);
buf (c, a); // c is the output, a is input
not (d, a); // d is the output, a is input
endmodule
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module tb;
reg a;
wire c, d;
integer i;
gates u0 ( .a(a), .c(c), .d(d));
initial begin
a = 0;
$monitor ("[T=%0t a=%0b c(buf)=%0b d(not)=%0b", $time, a, c, d);
for (i = 0; i < 10; i = i+1) begin
#1 a <= $random;
end
end
endmodule
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仿真日志：
[T=0 a=0 c(buf)=0 d(not)=1
[T=2 a=1 c(buf)=1 d(not)=0
[T=8 a=0 c(buf)=0 d(not)=1
[T=9 a=1 c(buf)=1 d(not)=0
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端口列表中的最后一个端口连接到门的输入，所有其他终端连接到门的输出端口。这是一个多输出缓冲区的示例，尽管它很少使用。
module gates ( input a,
output c, d);
not (c, d, a); // c,d is the output, a is input
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仿真日志：
[T=0 a=0 c=1 d=1
[T=2 a=1 c=0 d=0
[T=8 a=0 c=1 d=1
[T=9 a=1 c=0 d=0
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# Bufif/Notif
通过 bufif 和 notif 原语可以使用带有附加控制信号以启用输出的缓冲器和反相器。这些门只有在启用控制信号时才具有有效输出，否则输出将处于高阻抗状态。有两种版本，一种是正常极性的控制，用 1 表示，如 bufif1 和 notif1 ，第二种是反极性的控制，用 0 表示，如 bufif0 和 notif0 。