Instanciação de Módulo

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

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

Uma vez que você tenha definido 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 um projeto 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

Passo 1: Definir um módulo

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

Passo 2: Instancie-o em outro módulo

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

Aqui está 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 conecta-se à primeira porta a. O segundo sinal y conecta-se à segunda porta b. O terceiro sinal z conecta-se à terceira porta c.

Você deve passar sinais para o módulo. Os parênteses não podem estar vazios. O número de sinais deve corresponder ao número de portas.

Múltiplas Instâncias

Você pode criar múltiplas 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 design

Regras para Instanciação

Regra	Por que
O nome da instância deve ser único	Para distinguir entre as cópias
O nome do módulo deve existir	Deve ser definido em outro lugar
O número de conexões deve corresponder ao número de portas	Caso contrário, o Verilog não saberá o que se conecta a onde
A ordem de conexão 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

Folha de consulta

A instanciação de módulo cria uma cópia de um módulo dentro de outro módulo:

module_name instance_name (connections);

Exemplo:

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

module top (input x, input y, output z);
  and_gate gate1 (x, y, z); // x→a, y→b, z→c
endmodule

Regras:

O nome da instância deve ser único
O número de conexões deve corresponder ao número de portas
A ordem das conexões deve corresponder à ordem de definição das portas
Múltiplas instâncias rodam em paralelo, cada uma com seus próprios sinais

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

Teste seus conhecimentos

Esta lição inclui um quiz rápido. Comece a lição para respondê-lo e acompanhar seu progresso.