基于Verilog HDL的数字系统应用设计

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出版者:国防工业出版社
作者:王钿,卓兴旺
出品人:
页数:287
译者:
出版时间:2006-1
价格:33.00元
装帧:
isbn号码:9787118042818
丛书系列:
图书标签:
  • Verilog HDL
  • 数字系统设计
  • FPGA
  • 数字电路
  • 可编程逻辑器件
  • 硬件描述语言
  • 系统设计
  • 电子工程
  • 实践应用
  • 设计实例
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具体描述

《数字系统设计与Verilog HDL实践》 本书深入探索数字系统设计的核心概念,并以Verilog HDL(硬件描述语言)作为主要的实现工具。读者将通过详实的概念阐述和丰富的实际案例,系统掌握数字逻辑电路的设计、验证以及在FPGA(现场可编程门阵列)等硬件平台上的实现流程。 核心内容概览: 数字逻辑基础回顾与强化: 布尔代数与逻辑门: 从最基本的逻辑门(AND, OR, NOT, XOR等)出发,回顾布尔代数的基本定理和定律,以及如何使用逻辑门构建更复杂的组合逻辑。 组合逻辑电路设计: 深入讲解编码器、译码器、多路选择器、加法器、减法器、比较器等关键组合逻辑模块的设计原理和Verilog HDL实现。将涉及时序分析、竞争冒险等重要概念。 时序逻辑电路设计: 详细阐述触发器(D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器)的工作原理,以及如何利用它们构建寄存器、移位寄存器、计数器(同步计数器、异步计数器)等时序电路。 状态机设计(FSM): 讲解有限状态机(FSM)的两种主要模型:米利(Mealy)型和摩尔(Moore)型,以及如何根据需求选择合适的模型,并用Verilog HDL描述状态机的行为。将涵盖状态分配、状态转移图的设计与实现。 Verilog HDL语言精讲与应用: Verilog HDL基础语法: 全面介绍Verilog HDL的数据类型(reg, wire, integer等)、运算符、赋值语句(阻塞与非阻塞)、过程块(always, initial)以及模块的实例化。 数据流建模: 讲解如何使用assign语句进行数据流建模,适用于组合逻辑电路的描述。 行为级建模: 重点讲解always块的使用,包括时序逻辑的建模(always @(posedge clk))和组合逻辑的建模(always @()`)。 结构化建模: 演示如何通过实例化已有的模块来构建更复杂的系统,强调模块化设计的思想。 参数化设计: 介绍parameter关键字的应用,实现设计的灵活性和可重用性。 综合与仿真: 讲解Verilog HDL代码如何被综合工具转换为实际的门级网表,以及仿真工具(如ModelSim, VCS)在验证设计正确性中的重要作用,包括Testbench的编写技巧。 高级数字系统设计技术: 时钟与复位设计: 深入探讨时钟信号的产生、分配和同步,以及各种复位策略(同步复位、异步复位)的设计和实现。 内存与接口设计: 讲解RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)的基本原理和Verilog HDL实现,以及常见的接口协议(如SPI, I2C)的简单应用。 流水线技术: 介绍流水线(Pipelining)技术如何提高电路的吞吐量和性能,并给出实际应用案例。 异步电路设计基础: 简要介绍异步逻辑设计的概念和一些基本的设计方法,为理解更底层的硬件工作原理提供视角。 FPGA与ASIC设计流程入门: FPGA器件结构: 介绍FPGA的基本组成单元,如查找表(LUT)、触发器(Flip-Flop)、布线资源和I/O接口,以及它们如何协同工作。 FPGA设计流程: 详细讲解从Verilog HDL代码编写、仿真验证、逻辑综合、布局布线到比特流生成和下载到FPGA器件的完整流程。 实际应用案例: 结合具体的工程应用,例如简单数据通路设计、控制器设计、通信协议接口等,通过完整的Verilog HDL代码和设计流程演示,帮助读者理解理论知识的应用。 本书特色: 理论与实践相结合: 每一章节都力求在深入浅出地讲解理论概念后,立即通过Verilog HDL代码示例和仿真结果进行验证,使读者能够即学即用。 循序渐进的学习路径: 从基础的逻辑门到复杂的系统设计,知识点层层递进,确保不同基础的读者都能顺利掌握。 丰富的代码示例: 提供大量经过验证且具有代表性的Verilog HDL代码,是读者学习和实践的宝贵资源。 面向实际工程应用: 案例选择贴近实际的数字系统应用,帮助读者建立对硬件设计过程的整体认知。 通过本书的学习,读者将能够熟练运用Verilog HDL进行复杂的数字系统设计,并为进一步深入研究FPGA/ASIC设计、嵌入式系统开发等领域打下坚实的基础。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名长期从事 ASIC 和 FPGA 验证工作的工程师,我深知 Verilog HDL 在设计端的重要性。只有理解了设计的逻辑和意图,才能更有效地编写验证平台和测试用例。这本书在这方面为我提供了极大的帮助。它不仅仅是介绍 Verilog 的语法,更重要的是讲解了如何用 Verilog 来描述一个功能,如何思考模块间的接口,以及如何进行有效的仿真和调试。我特别喜欢书中关于测试平台设计的相关内容,虽然它不是专门讲验证的,但它提供的许多设计思路和代码结构,对于构建一个健壮的验证环境非常有启发。例如,书中在讲解某个功能模块时,往往会附带一个简化的测试环境,这让我能够快速地将设计与验证联系起来。此外,书中对一些常见设计陷阱的警示,也让我受益匪浅。例如,对时序逻辑的错误理解,或者对组合逻辑的意外依赖,这些在设计中都可能埋下验证的“地雷”。通过阅读这本书,我能够更好地站在设计者的角度去思考问题,从而更精准地定位潜在的验证风险。这本书的价值在于它提供了一个“从设计到验证”的完整视角,让我能够更全面地理解数字系统设计的生命周期。

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我是一名项目经理,虽然我不是直接的 Verilog HDL 工程师,但对数字系统的设计流程和关键技术有着深入的了解。我需要这本书来帮助我更好地与工程师沟通,理解他们的设计思路和面临的挑战。这本书恰好提供了这样一个窗口。它用清晰、有逻辑的方式阐述了 Verilog HDL 在数字系统设计中的核心作用,以及各种设计技术的应用场景。我尤其欣赏书中关于项目早期设计选择对后续影响的分析,以及如何通过 Verilog HDL 实现特定的性能指标。例如,在讨论数据通路设计时,书中详细分析了流水线技术如何提高吞吐量,以及在不同阶段引入流水线寄存器的考量。这让我能够更好地理解工程师们在进行性能优化时所做的权衡。此外,书中对可复用 IP 核和标准化接口的强调,也符合我们项目管理中对模块化和互操作性的要求。通过阅读这本书,我能够更准确地评估设计方案的可行性,并与工程师进行更有效的技术交流。这本书为我提供了一个强大的技术背景,让我能够更明智地做出项目决策。

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对于在嵌入式系统领域摸爬滚打多年的我来说,硬件描述语言是不可或缺的工具。一直以来,我都在寻找一本能够系统梳理 Verilog HDL 在实际应用中常见难点和技巧的书籍。这本书正好满足了我的需求。它不仅仅局限于 Verilog 语法本身,而是深入到如何将 Verilog HDL 应用于复杂的数字系统设计中。我尤其欣赏书中对时序约束、时钟域交叉处理以及低功耗设计等高级主题的讲解。这些都是在实际项目中经常会遇到的挑战,书中给出的解决方案和设计模式非常实用,能够有效地帮助我们规避许多潜在的问题。我印象最深刻的是关于异步 FIFO 的设计章节,书中详细分析了不同实现方式的优缺点,并给出了针对性的代码实现和验证方法。这对于理解和掌握跨时钟域通信至关重要。此外,书中对状态机优化的讨论也给我留下了深刻的印象,例如如何通过编码方式的调整来减少逻辑资源的使用,以及如何避免冒险的产生。这些细节的处理,往往能够直接影响到设计的性能和稳定性。总的来说,这本书的内容深度和广度都非常适合有一定 Verilog HDL 基础的工程师,它能够帮助我们从“会写代码”提升到“会设计出高性能、高可靠性的数字系统”。

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我是一名长期专注于信号处理算法的研究人员,虽然我的主要工作是算法开发,但随着硬件实现的日益普及,对 Verilog HDL 的了解变得越来越重要。这本书为我提供了一个极佳的平台,能够将我的算法思想转化为可执行的硬件代码。我特别喜欢书中关于数字滤波器、FFT 等典型信号处理模块的 Verilog 实现。书中不仅给出了代码,更重要的是解释了算法的硬件映射过程,以及如何进行性能和资源上的权衡。例如,在讲解 FIR 滤波器时,书中详细分析了不同的乘法累加器结构对面积和速度的影响。这让我能够根据我的算法需求,选择最合适的硬件实现方式。此外,书中关于流水线和并行处理技术的讲解,也为我设计高性能的信号处理系统提供了思路。我曾经在将复杂的算法移植到 FPGA 时遇到瓶颈,这本书中的一些设计模式和优化技巧,为我指明了方向。现在,我能够更自信地将我的算法研究成果,通过 Verilog HDL 实现,并进行实际的硬件验证。

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我是一名刚刚毕业的电子工程专业学生,在校期间接触过一些数字电路和 Verilog HDL 的基础知识,但总感觉理论与实践脱节,尤其是面对一些复杂的系统级设计时,常常感到无从下手。偶然间,我听同行推荐了这本书,抱着试试看的心态入手,没想到给了我巨大的惊喜!这本书的编写风格非常独特,它没有采用那种枯燥乏味的教科书式叙述,而是将理论知识巧妙地融入到一个个生动有趣的实际应用案例中。例如,在讲解状态机设计时,书中并没有直接给出抽象的概念,而是通过一个经典的红绿灯控制器案例,一步步引导读者理解状态的定义、转移条件以及如何用 Verilog HDL 来实现。这种“学以致用”的学习方式,极大地激发了我的学习兴趣,让我不再觉得 Verilog HDL 是一个冰冷的语言,而是能够用来解决实际问题的强大工具。书中的代码示例清晰易懂,并且都经过了实际的验证,这让我感到非常安心。我特别喜欢书中关于 IP 核复用和模块化设计的章节,它教会了我如何站在更高的角度去思考问题,如何将复杂的系统分解成更小的、可管理的模块,从而提高设计效率和可维护性。对于我们这些刚刚进入职场的新人来说,掌握这些工程化的设计理念至关重要。这本书为我打开了数字系统设计领域的一扇新大门,让我对未来的职业发展充满了信心。

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作为一名拥有多年 FPGA 开发经验的工程师,我一直在寻找一本能够超越基础语法,深入探讨 Verilog HDL 在实际复杂系统设计中的高级应用和最佳实践的书籍。这本书无疑满足了我的这一需求。它不仅仅是罗列了一堆代码,而是深入剖析了如何构建可扩展、可维护、高性能的数字系统。我尤其赞赏书中关于层次化设计、接口规范和状态机优化的深入讨论。例如,在讲解一个大型项目的设计时,书中详细展示了如何通过模块划分、接口定义和抽象层次,将一个庞大的系统分解成易于管理和验证的子模块。这对于大型项目的开发至关重要。另外,书中关于时序分析和时钟域处理的深入探讨,也为我解决实际项目中的时序收敛问题提供了宝贵的指导。我曾在一个项目中,因为对跨时钟域设计的理解不够深入而导致了许多难以调试的问题,而这本书中的相关章节,为我提供了清晰的解决方案和设计思路。这本书不仅仅是一本技术手册,更是一本设计哲学的启迪,它帮助我提升了设计思维的高度。

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对于我这样一名在数字芯片设计领域摸索多年的老兵来说,每一次的系统升级或新技术的引入,都意味着需要不断地学习和适应。这本书的出现,正好契合了当前数字系统设计领域发展的趋势。它不仅仅停留在 Verilog HDL 的基础层面,而是将目光投向了更广阔的应用领域。我惊喜地发现,书中对于一些新兴的技术,如片上网络(NoC)的基本概念和 Verilog 实现方法,都有所涉及。虽然只是入门级的介绍,但这足以让我了解到 Verilog HDL 在这些前沿领域的应用潜力。此外,书中对于验证方法学和低功耗设计理念的融入,也体现了作者对整个芯片设计生命周期的深刻理解。我曾经在工作中,因为对低功耗设计策略的不熟悉,导致了芯片的功耗超出预期。而这本书中的相关章节,为我提供了一些启发性的思考方向。总的来说,这本书的内容更新及时,视角独特,它不仅巩固了我的 Verilog HDL 基础,更让我对数字系统设计的未来发展有了更清晰的认识。

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这本书的出现,简直就是给像我这样渴望在数字系统设计领域更进一步的工程师们送来了一份及时雨!我一直对 Verilog HDL 充满兴趣,但总觉得理论知识零散,实践案例不够系统。翻开这本书,我立刻被它清晰的逻辑和由浅入深的讲解所吸引。它并没有上来就堆砌晦涩的术语,而是从最基础的 Verilog 语法和常用模块开始,一步步引导我们构建起一个完整的数字系统。我尤其欣赏书中对每一个设计实例的剖析,不仅仅是给出代码,更重要的是解释了设计的思路、权衡的考量以及潜在的优化方向。这对于初学者来说,避免了“知其然不知其所以然”的困境。书中提供的许多实际应用场景,比如信号处理、通信接口、数据存储等,让我真切地感受到了 Verilog HDL 在现实世界中的强大力量。而且,我注意到作者在讲解过程中,反复强调了可综合性设计的重要性,这对于我们以后进行 FPGA 实际开发至关重要,避免了辛辛苦苦写出来的代码在综合工具面前“水土不服”。这本书的案例库也非常丰富,涵盖了各种规模和复杂度的设计,从简单的加法器到复杂的微处理器流水线,几乎满足了我目前学习和工作中的各种需求。阅读这本书的过程,就像是跟着一位经验丰富的导师进行一对一的指导,每一个知识点都讲解得透彻,每一个难点都化解得巧妙。我甚至觉得,这本书不仅仅是一本技术书籍,更像是一本数字设计思想的启蒙读物,它塑造了我对数字系统设计的全新认知。

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我在学习 Verilog HDL 的过程中,遇到过很多对“什么才是好的 Verilog 代码”的困惑。我看到过很多杂乱无章、难以阅读的代码,也遇到过一些看似正常但存在潜在问题的代码。这本书在这一点上给了我非常大的启发。它不仅仅是教会我如何写出能够工作的 Verilog 代码,更重要的是教会我如何写出“优雅”的、可维护的、高效的 Verilog 代码。书中对代码风格、命名规范、模块化设计以及避免常见陷阱的强调,都非常有价值。我特别喜欢书中关于如何编写清晰、自文档化代码的建议。这对于团队协作和代码的长期维护至关重要。而且,书中在讲解某些复杂设计时,会反复提及“可读性”和“可维护性”的重要性,这让我意识到,写出好代码不仅仅是为了实现功能,更是为了让其他人(包括未来的自己)能够更容易地理解和修改。这本书为我树立了一个正确的 Verilog HDL 编程观,让我从一个“代码生产者”成长为一个“优秀的设计者”。

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这本书给我最直观的感受就是“实用”二字。我是一名初学者,在学习 Verilog HDL 的过程中,常常因为找不到合适的、可运行的例子而感到沮丧。这本书就像一本“实战手册”,它提供的每一个代码示例都非常贴近实际应用,并且都有详细的讲解。我不需要去猜测代码的含义,也不需要去思考它如何才能工作。我只需要跟着书中的步骤,一步一步地去实现,去运行,就能看到我设计的模块在仿真器中“活”起来。这种成就感是无与伦比的。我特别喜欢书中关于微处理器接口设计和总线协议实现的章节。虽然这些内容听起来可能有点“高大上”,但书中通过循序渐进的方式,将复杂的设计分解成了易于理解的小模块,并提供了清晰的代码实现。这让我看到了将 Verilog HDL 应用于复杂系统设计的可能性。而且,书中还涉及了一些关于 IP 核集成和验证的知识,这对于我们这些希望快速将设计转化为产品的新手来说,非常有价值。这本书为我打下了坚实的 Verilog HDL 基础,让我能够更有信心地去 tackling 更复杂的数字系统设计项目。

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