Bài giảng Thiết kế vi mạch số với HDL: Chương 3 - Lê Lý Quyên Quyên

Trong kỷ nguyên số hóa, thiết kế vi mạch số đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của công nghệ điện tử hiện đại. Để hiện thực hóa các ý tưởng phức tạp thành phần cứng, ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) như Verilog HDL đã trở thành công cụ không thể thiếu. Nó cung cấp một phương pháp hiệu quả để mô tả, mô phỏng và tổng hợp các hệ thống số, từ các mạch tích hợp đơn giản đến các hệ thống trên chip (SoC) phức tạp. Việc nắm vững Verilog HDL là nền tảng để các kỹ sư có thể phát triển các ứng dụng tiên tiến trên các nền tảng như FPGA và CPLD, góp phần vào sự đổi mới trong lĩnh vực công nghệ.

Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện tử, Kỹ thuật Máy tính, và các kỹ sư phần cứng muốn tìm hiểu hoặc nâng cao kiến thức về thiết kế vi mạch số sử dụng ngôn ngữ Verilog HDL.

Tài liệu này giới thiệu chuyên sâu về Ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog HDL, một công cụ chuẩn hóa bởi IEEE từ năm 1995, được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế các hệ thống số và mạch tích hợp, đặc biệt trên các công nghệ như FPGA và CPLD. Nội dung bắt đầu với cái nhìn tổng quan về Verilog và các mức độ trừu tượng trong mô tả phần cứng, bao gồm mức thuật toán, mức chuyển giao thanh ghi (RTL), mức cổng và mức chuyển mạch. Tài liệu sau đó đi sâu vào cấu trúc module cơ bản trong Verilog, minh họa cách khai báo cổng và chức năng. Các cú pháp quan trọng như khoảng trắng, chú thích, quy tắc đặt tên cho từ định danh, cùng với cách biểu diễn giá trị biến (0, 1, X, Z) và các hệ số (nhị phân, thập phân, thập lục phân, bát phân) được trình bày chi tiết thông qua nhiều ví dụ minh họa. Đặc biệt, tài liệu còn giải thích rõ ràng về các loại cổng (input, output, inout) và cách khai báo chúng dưới dạng bit hoặc vector, kèm theo các bài tập ứng dụng cho các mạch MUX, DEMUX, DECODER và mạch so sánh. Khái niệm về biến wire, hoạt động như dây nối vật lý giữa các linh kiện và các phương pháp kiểm soát giá trị của chúng, cũng được làm rõ. Giá trị ứng dụng của tài liệu nằm ở việc cung cấp kiến thức nền tảng vững chắc và kỹ năng thực hành cần thiết để sinh viên và kỹ sư có thể mô tả, thiết kế và triển khai hiệu quả các thiết kế số bằng Verilog HDL.