Instanciação de Módulos

Parte da seção Fundamentos do Journey de Verilog da Coddy. Lição 33 de 90.

A instanciação de módulos é o processo de criar uma cópia de um módulo dentro de outro módulo. É assim que você constrói projetos maiores conectando componentes menores.

Depois de definir um módulo, você pode usá-lo dentro de outro módulo. Isso é chamado de instanciação. Cada instanciação cria uma instância separada desse módulo. Pense nisso como usar uma planta para construir várias cópias do mesmo componente.

Sintaxe básica

module_name instance_name (connections);

Parte	Significado
`module_name`	Nome do módulo a ser instanciado
`instance_name`	Nome exclusivo para esta cópia
`connections`	Sinais conectados às portas do módulo

Exemplo simples

Etapa 1: Defina um módulo

module and_gate (
  input a,
  input b,
  output c
);
  assign c = a & b;
endmodule

Etapa 2: instancie-o em outro módulo

module top (
  input x,
  input y,
  output z
);
  and_gate gate1 (x, y, z);
endmodule

Veja o que acontece neste código:

and_gate: o nome do módulo que queremos usar (deve existir em algum lugar)
gate1: um nome exclusivo que damos a esta instância específica
(x, y, z): os sinais que conectamos às portas do módulo (na mesma ordem em que aparecem na definição do módulo)

O primeiro sinal x se conecta à primeira porta a. O segundo sinal y se conecta à segunda porta b. O terceiro sinal z se conecta à terceira porta c.

Passe um sinal para cada porta. O Verilog também aceita menos sinais, até mesmo parênteses vazios, mas cada porta sem um sinal fica desconectada e não é conectada a nada no seu projeto. Passar mais sinais do que o módulo tem portas é um erro.

Várias instâncias

Você pode criar várias cópias do mesmo módulo:

module top;
  wire out1, out2;
  wire sig1, sig2, sig3, sig4;
  
  and_gate gate1 (sig1, sig2, out1);
  and_gate gate2 (sig3, sig4, out2);
endmodule

Cada instância tem seu próprio nome (gate1, gate2) e suas próprias conexões. Elas funcionam de forma independente.

O que acontece durante a instanciação

Uma cópia do hardware é criada
Cada instância tem seu próprio conjunto de sinais
As instâncias são executadas em paralelo (simultaneamente)

Os sinais que você passa determinam como as instâncias se conectam ao restante do seu projeto

Regras para instanciação

Regra	Por quê
O nome da instância deve ser exclusivo	Para distinguir entre cópias
O nome do módulo deve existir	Deve estar definido em outro lugar
Passe um sinal por porta	Uma porta sem sinal fica desconectada, e mais sinais do que portas é um erro
A ordem das conexões deve corresponder à ordem das portas	O primeiro sinal se conecta à primeira porta, etc.

Desafio

Complete o código instanciando o módulo or_gate.

O que fazer:

Instancie or_gate com o nome de instância or1
Passe os sinais na ordem correta: input_a, input_b, output_y

Experimente você mesmo

module or_gate (
  input in1,
  input in2,
  output result
);
  assign result = in1 | in2;
endmodule

module top (
  input input_a,
  input input_b,
  output output_y
);
  
  // TODO: Instancie or_gate com o nome or1
  // Passe os sinais na ordem: input_a, input_b, output_y
  // Não use a sintaxe .port(signal)
  

endmodule

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