数字电路-基础逻辑门实验
基础逻辑门是数字电路设计的核心元件，它们执行的是基本的逻辑运算。通过这些基本运算，可以构建出更为复杂的逻辑功能。常见的基础逻辑门包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、异或门（XOR）、与非门（NAND）和或非门（NOR）。这些逻辑门广泛应用于计算机、嵌入式系统以及各种数字电子设备中。
1、与门
1.1、符号
与门（AND gate），又称逻辑积电路。 只有当输入都为高电平（逻辑1）时，输出才为高电平（逻辑1），否则输出为低电平（逻辑0），与门逻辑符号（矩形国标符号与形状特征符号）如下所示。
1.2、与门真值表
| 输入 A | 输入 B | 输出 X（A & B） |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
1.3、与门波形图
本质其实就是都是1就是1。
我们为什么在写 FPGA 时要先进行仿真，主要原因如下：
验证设计正确性:仿真可以在硬件实现之前验证逻辑设计的正确性。通过模拟输入信号并观察输出，设计者可以确保设计按照预期工作，及时发现并纠正逻辑错误。
减少硬件调试时间：在实际硬件上测试发现问题，调试往往非常耗时且复杂。通过在仿真环境中提前发现问题，可以大幅减少在FPGA硬件上的调试时间和成本。
功能验证:设计过程中，仿真可以用于验证各个功能模块的交互和整体系统的功能。确保模块之间的数据传输和控制信号的正确性。
提供的仿真例程文件都在对应工程的 sim 文件夹里面，如果想跟着一起写的话，先创建一个工程，工程里面包含 doc 、 rtl 、 sim 。
仿真文件 logical_and_mod.v 例程如下所示：
`timescale 1ns / 1ns // 定义时间单位为1纳秒，时间精度也为1纳秒
module logical_and_mod(); // 模块定义，名称为logical_and_mod
//reg define
reg A; // 定义A，作为输入信号
reg B; // 定义B，作为输入信号
//wire define
wire X; // 定义逻辑与运算的输出
// 初始化信号
initial begin
A = 1'b0; // 将寄存器A初始化为0
B = 1'b0; // 将寄存器B初始化为0
#200; // 等待200纳秒
A = 1'b0; // 设置A为0
B = 1'b1; // 设置B为1
#200; // 等待200纳秒
A = 1'b1; // 设置A为1
B = 1'b0; // 设置B为0
#200; // 等待200纳秒
A = 1'b1; // 设置A为1
B = 1'b1; // 设置B为1
#200; // 等待200纳秒
end
// 例化
logical_and u_logical_and(
.A(A), // 输入A
.B(B), // 输入B
.X(X) // 输出X，存储逻辑与运算结果
);
endmodule // 模块结束initial begin 表示 初始化过程，在仿真开始时执行。
在 initial 块内，给 A 和 B 分别赋值，并使用 #200 来表示等待 200 纳秒。
1'b0 表示 1 位的二进制值 0。
1'b1 表示 1 位的二进制值 1。
总共进行 4 次信号的变化，每次设置不同的值，然后等待 200 纳秒。
第一次： A = 0, B = 0
第二次： A = 0, B = 1
第三次： A = 1, B = 0
第四次： A = 1, B = 1
module logical_and(
input A, //输入 A
input B, //输入 B
output X //输出 X
);
assign X = A & B; //将输入 A & B 的结果直接赋值给 输出 X
endmodulemodule logical_and(...)：这是一个名为 logical_and 的 Verilog 模块定义。这个模块实现了逻辑与（AND）运算。
input A：定义了输入端口 A，它是一个 1 位二进制输入信号。
input B：定义了输入端口 B，它也是一个 1 位二进制输入信号。
output X：定义了输出端口 X，它是一个 1 位二进制输出信号，用于存储逻辑与运算的结果。
assign X = A & B;：这是 Verilog 中的 连续赋值语句，表示将 A 和 B 进行 按位与（AND） 运算的结果直接赋值给输出端口 X。
A & B：对输入信号 A 和 B 进行 按位与（AND） 运算，运算规则如下：
0 AND 0 = 0
0 AND 1 = 0
1 AND 0 = 0
1 AND 1 = 1
结果 X 只会在 A 和 B 都为 1 时为 1，否则为 0。
