数字电路逻辑与设计

数字电路逻辑与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京理工大学
作者:许莉娅主编
出品人:
页数:288
译者:
出版时间:2006-2
价格:28.00元
装帧:
isbn号码:9787564007027
丛书系列:
图书标签:
  • 数字电路
  • 逻辑电路
  • 数字逻辑设计
  • 电路设计
  • 电子技术
  • 计算机组成原理
  • FPGA
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具体描述

数字电路与逻辑设计是计算机专业和电子信息类专业的一门重要硬件基础课,其理论性和实践性很强,尤其强调工程应用。本书以集成电路应用为重点,把握理论必须够用为度的原则,强化学生的动手操作能力。本书共8章,内容包括逻辑函数的化简、集成门电路、集成电路触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路、数模和模数转换、存储器、课程设计与应用实例等。

《现代嵌入式系统原理与实践》 图书简介 本书系统深入地探讨了现代嵌入式系统的核心原理、关键技术和工程实践。在当前物联网(IoT)、人工智能(AIoT)以及各类智能设备飞速发展的时代背景下,嵌入式系统已成为连接物理世界与数字世界的关键桥梁。本书旨在为读者提供一个全面、扎实且与时俱进的知识体系,帮助工程师和研究人员掌握从底层硬件交互到复杂软件架构设计的全流程能力。 第一部分:嵌入式系统基础与微控制器架构 本部分首先奠定了嵌入式系统必备的理论基础。我们从嵌入式系统的定义、发展历程及其在各个行业(如汽车电子、医疗设备、工业控制、消费电子)中的应用场景入手,明确了现代嵌入式系统的技术特点和挑战。 核心内容聚焦于微控制器(MCU)的架构。我们将详细剖析冯·诺依曼结构与哈佛结构的异同及其在嵌入式中的应用。重点解析主流的32位处理器内核,如ARM Cortex-M系列。读者将深入了解指令集架构(ISA)、流水线技术、寄存器组、中断处理机制和特权级别。这不是对简单CPU工作原理的概述,而是深入到特定嵌入式处理器的数据通路、控制单元设计,以及如何通过这些架构特性优化代码执行效率。 此外,我们详尽阐述了存储器系统。包括SRAM、DRAM(如SDRAM、DDRx)的工作原理,闪存(Flash Memory)的擦写机制(如NOR/NAND Flash的特点),以及内存管理单元(MMU)或内存保护单元(MPU)在提高系统安全性和资源隔离性中的作用。 第二部分:底层硬件接口与驱动开发 嵌入式系统的核心在于与物理世界的接口交互。本部分将详细介绍实现这种交互的关键技术和标准。 通信接口的章节覆盖了通用异步收发传输器(UART)、同步串行外设接口(SPI)、I2C总线以及更高速的CAN(用于汽车和工业网络)和以太网MAC的底层工作流程。我们将不仅描述协议规范,更侧重于如何编写高效、可靠的设备驱动程序,包括初始化配置、数据包的发送与接收、错误处理和中断服务程序(ISR)的优化。 数据采集与控制是嵌入式系统的生命线。本书深入讲解了模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的精度、采样率和量化误差。对于实时控制系统,我们对定时器/计数器模块进行了细致的剖析,包括PWM生成、输入捕获以及如何利用这些模块实现精确的时间同步和电机控制。 中断系统设计是实时性的保障。我们探讨了中断向量表、优先级分配、嵌套中断和软中断的实现细节,强调在多任务环境下如何避免竞态条件和死锁,确保高优先级任务的及时响应。 第三部分:实时操作系统(RTOS)与并发编程 现代复杂的嵌入式应用几乎都依赖于RTOS来管理资源和调度任务。本部分致力于构建读者对RTOS核心机制的深刻理解。 我们以FreeRTOS或Zephyr等主流RTOS为例,详细介绍了任务管理的生命周期、上下文切换的机制、以及任务间的同步与通信原语,如信号量(Semaphores)、互斥锁(Mutexes)、消息队列(Message Queues)和事件组。重点分析了不同调度策略(如固定优先级、轮转调度、抢占式调度)对系统实时性能的影响。 内存管理在RTOS中至关重要。我们探讨了静态内存池与动态内存分配(如Heap管理)在嵌入式环境下的适用性,以及碎片化问题及其缓解策略。 此外,异常处理与调试技术被提升到重要地位。我们将介绍看门狗定时器(WDT)的应用,以及如何利用JTAG/SWD接口进行硬件级的断点调试、内存监控和性能分析。 第四部分:嵌入式软件架构与高级主题 本部分将视野从底层驱动提升到系统级架构设计。 驱动模型与框架:深入探讨设备树(Device Tree)在不同平台上的作用,以及如何构建模块化、可移植的硬件抽象层(HAL)。我们将对比传统的“裸机”编程与基于框架的开发模式的优劣。 嵌入式Linux系统:对于需要更强大处理能力和复杂网络服务的系统,嵌入式Linux是首选。本书介绍其内核启动流程(Bootloader到Kernel的过渡)、用户空间与内核空间的交互机制(系统调用、字符设备驱动模型),以及如何交叉编译应用程序和定制内核。 安全与可靠性设计:在网络化设备激增的今天,安全不容忽视。我们将讨论固件加密、安全启动(Secure Boot)、运行时完整性校验以及TLS/SSL在资源受限设备上的轻量级实现。 性能优化与功耗管理:本书提供了一套系统的性能分析方法论,包括代码剖析(Profiling)、缓存命中率分析。在功耗方面,我们讲解了时钟门控、电源管理单元(PMU)的使用,以及如何设计低功耗的睡眠与唤醒模式,以延长电池供电设备的寿命。 结语 《现代嵌入式系统原理与实践》不仅是一本技术手册,更是一本工程指南。它强调理论与实践的紧密结合,通过大量的实例代码和工程案例分析,确保读者能够将所学知识迅速转化为解决实际问题的能力。本书的深度和广度,使其成为有志于从事嵌入式系统、物联网和边缘计算领域开发的工程师的必备参考书。

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读后感

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用户评价

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阅读《数字电路逻辑与设计》的过程,对我而言,更像是一次沉浸式的体验。这本书的叙述方式非常独特,它仿佛是在一步步地引导我探索数字逻辑的奥秘。书中对各种逻辑门的组合,如何构建更复杂的电路,如多路选择器(Multiplexer)和数据分配器(Demultiplexer)的讲解,都做得极其透彻。作者通过清晰的图表和逻辑框图,让我能够直观地理解这些电路的功能和工作原理,并了解到它们在数据选择和传输中的关键作用。我尤其欣赏书中关于状态机设计的讲解。它并没有将状态机视为一个独立的课题,而是将其与时序逻辑的其它组成部分,如触发器、计数器等紧密结合,形成一个有机的整体。作者对状态机的各种应用场景,如交通灯控制器、序列检测器等的详细解析,让我看到了状态机在实际控制系统中的强大生命力。我对书中对异步时序逻辑和同步时序逻辑的比较分析印象深刻,它让我明白了在不同应用场景下,选择哪种时序逻辑更为合适,以及它们各自的优缺点。这本书的语言风格非常生动,没有生涩难懂的专业术语,读起来让人感到轻松愉快,仿佛在与一位经验丰富的工程师交流。

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这本《数字电路逻辑与设计》真是让我大开眼界,彻底颠覆了我之前对数字电路的认知。原本以为这会是一本枯燥的技术手册,充斥着晦涩难懂的公式和符号,但实际阅读起来,它却像一位循循善诱的老师,用通俗易懂的语言,配合大量生动形象的比喻和图示,将原本复杂抽象的逻辑概念一一剖析。我尤其喜欢书中对于各种基本逻辑门(AND、OR、NOT、XOR等)的讲解,它不仅仅是罗列了它们的真值表和逻辑表达式,更是深入浅出地解释了它们在实际电路中是如何工作的,以及为什么它们是构建所有数字系统的基石。书中对组合逻辑和时序逻辑的划分也十分清晰,让我能够系统地理解不同类型数字电路的设计思路和应用场景。我印象最深刻的是关于触发器(Flip-flop)的部分,作者通过巧妙的类比,将D触发器、JK触发器等概念描绘得栩栩如生,我甚至能想象到它们在数据存储和状态转移中的作用。此外,书中还介绍了许多实际应用案例,比如计数器、寄存器、译码器、编码器等等,这些章节的讲解让我看到了理论知识如何转化为实际的工程应用,极大地激发了我学习的兴趣和动力。不得不提的是,书中对数电设计流程的介绍也十分全面,从需求分析到逻辑综合,再到时序约束和验证,每一个环节都讲解得细致入微,让我对整个数字电路设计项目有了更宏观的认识。这本书的语言风格流畅自然,没有任何生硬的技术术语堆砌,读起来毫无压力,甚至可以说是享受。我强烈推荐所有对数字电路感兴趣的朋友们阅读这本书,无论你是初学者还是有一定基础的工程师,都能从中获益匪浅。

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在我看来,《数字电路逻辑与设计》这本书是一本真正能够引发我思考的书。它并没有给我一个现成的答案,而是引导我去探索和发现。书中对各种逻辑门的工作原理,以及它们如何通过组合来完成更复杂的功能,都进行了非常细致的剖析。我尤其喜欢书中关于“门级电路”、“寄存器传输级”(RTL)和“行为级”等不同抽象层次的讲解,这让我能够从不同的角度来理解和设计数字电路。作者通过对各种电路设计的实例分析,比如数据通路的设计、控制逻辑的设计等,让我能够将抽象的理论知识应用于实际的工程问题。我对书中关于流水线(Pipeline)技术在CPU设计中的应用印象深刻,它让我了解到如何通过将复杂的计算任务分解成一系列的小步骤,并让这些步骤并行执行,从而提高处理器的整体性能。书中对指令流水线、执行流水线等不同类型的流水线设计进行了详细的介绍,并分析了它们带来的性能提升和潜在的挑战。这本书的语言风格非常严谨,但又不失亲和力,让我感觉像是在和一位经验丰富的导师进行对话,不断地学习和进步。

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《数字电路逻辑与设计》这本书的知识密度非常高,但其讲解方式却非常人性化,让我能够轻松消化。书中对二进制、格雷码、BCD码等各种编码方式的介绍,以及它们在数据表示和转换中的应用,都进行了详细的说明。我特别喜欢书中关于纠错码和校验码的讲解,这让我了解到数字电路在数据传输和存储过程中是如何保证数据完整性和可靠性的。作者通过具体的例子,阐释了奇偶校验、CRC校验等常见校验方法的原理和实现,这对于我理解数据安全和容错技术大有裨益。我对书中关于数字比较器和算术逻辑单元(ALU)的讲解印象深刻,它让我明白了CPU等核心部件是如何进行数据比较和算术运算的,这对于我理解计算机体系结构非常有帮助。书中对加法、减法、乘法、除法等基本运算的硬件实现方式都进行了详细的介绍,并分析了不同算法的效率和复杂性。这本书的写作风格非常严谨,每一个概念的提出都有其严密的逻辑支撑,但又不失趣味性,让我在学习过程中始终保持着高度的专注。

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在我看来,《数字电路逻辑与设计》不仅仅是一本书,更像是一个为我量身定制的数字逻辑学习伙伴。它没有给我造成任何压力,反而让我对这个领域产生了浓厚的兴趣。书中对逻辑表达式的化简方法,从最基础的代数法到更高级的奎恩-麦克拉斯基(Quine-McCluskey)算法,都进行了详尽的介绍和比较。我尤其喜欢书中对布尔代数定律和定理的梳理,以及如何运用它们来优化逻辑电路,这让我意识到,看似简单的逻辑运算背后,蕴含着如此深刻的数学原理。我对书中关于数字系统时序分析的部分给予高度评价。在讲解时序电路时,作者并没有仅仅停留在原理层面,而是深入探讨了时钟信号的特性,如占空比、上升沿和下降沿,以及它们如何影响电路的稳定性和性能。书中对建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)的解释,以及如何通过时序约束来避免亚稳态(Metastability)的出现,对我理解和设计高速数字电路至关重要。我特别欣赏书中关于反馈回路和振荡器设计的讲解,它让我明白了如何在数字电路中产生稳定的时钟信号,以及如何控制振荡的频率和稳定性。这本书的语言风格十分平实,没有任何花哨的辞藻,但字里行间流露出作者深厚的专业知识和丰富的实践经验。

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在我看来,《数字电路逻辑与设计》这本书最大的价值在于它为我打开了一扇通往硬件世界的大门。它没有仅仅停留在理论层面,而是通过大量的实例和图示,将抽象的逻辑概念具体化、可视化。书中对寄存器和计数器的深入讲解,让我明白了数据是如何被存储和处理的。作者对移位寄存器、环形计数器、Johnson计数器等不同类型寄存器和计数器的功能和应用进行了详细的介绍,并结合实际应用,如移位寄存器的串行-并行转换,计数器在分频器和频率合成器中的应用,让我对它们有了更深刻的理解。我对书中关于时钟同步和异步设计的讨论印象深刻,它让我认识到在多时钟域系统中,如何有效地进行时钟同步,以及如何避免时钟偏移(Clock Skew)带来的问题。书中对锁相环(PLL)和延迟锁相环(DLL)等时钟管理技术的介绍,也让我对时钟信号的生成和控制有了更全面的认识。这本书的语言风格非常专业,但并不晦涩,反而充满了智慧和启发,让我读起来受益匪浅。

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《数字电路逻辑与设计》这本书给我最深的感受是它的“实用性”和“前瞻性”。它并非一本只停留在理论层面的学术著作,而是非常注重将抽象的逻辑概念与实际的工程应用相结合。书中对可编程逻辑器件(PLD),如CPLD和FPGA的介绍,让我看到了数字电路设计最前沿的技术趋势。作者通过具体的实例,展示了如何利用这些器件实现复杂的数字逻辑功能,以及它们在现代电子产品中的广泛应用。我特别喜欢书中关于HDL(硬件描述语言),如VHDL和Verilog的讲解,它将我从传统的门级电路设计思维中解放出来,让我能够以一种更高级、更抽象的方式来描述和设计硬件。书中对HDL语言的语法、语义和常用编程技巧的介绍都非常到位,并配合了大量可执行的代码示例,让我能够快速上手。此外,书中对数字信号处理(DSP)在数字电路中的应用也进行了初步的介绍,这让我对数字电路的未来发展有了更广阔的视野。我对书中关于设计验证和调试的章节印象深刻,作者详细讲解了仿真工具的使用,以及如何通过各种测试向量来验证设计的正确性,并提供了有效的调试策略,这对于避免在实际硬件实现中出现问题至关重要。这本书的风格非常全面,既有深入的技术细节,也有宏观的系统设计思想。

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《数字电路逻辑与设计》这本书给予我的,不仅仅是知识,更是一种思维方式的转变。它让我意识到,逻辑思维不仅仅是计算机科学的专属,更是理解和构建任何复杂系统都不可或缺的基础。书中对逻辑表达式的化简,不仅仅是数学上的操作,更是对电路设计的优化。作者对德摩根定理(De Morgan's Laws)的应用,以及如何利用它们来简化复杂的逻辑门电路,都进行了详尽的阐述。我特别喜欢书中对卡诺图化简在多变量情况下的应用,以及如何结合图表和代数方法进行系统化处理,这让我能够更有效地解决复杂逻辑函数的化简问题。我对书中关于组合逻辑和时序逻辑之间界限的模糊性以及如何通过适当的设计来克服这些界限的讨论印象深刻,它让我认识到在实际设计中,很多时候需要将这两种逻辑结合起来使用。书中对状态机的有限状态机(FSM)和无限状态机(InfSM)的讨论,以及它们在不同场景下的适用性,也让我对状态机的设计有了更深入的理解。这本书的风格非常深入,每一个知识点都经过了反复的推敲和验证,让我读起来感觉非常踏实。

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这本书《数字电路逻辑与设计》带来的惊喜是持续不断的。起初,我被它精炼的标题吸引,但阅读之后,我发现其内容之丰富、讲解之透彻远超我的预期。书中对各种数字逻辑运算的原理阐述,不仅仅局限于理论层面,而是深入挖掘了其背后的物理实现方式。例如,在讲解加法器时,作者不仅展示了半加器和全加器的结构,还解释了它们如何通过串行和并行的方式进行数据相加,以及在多比特加法器中,进位传播(Carry Propagation)和进位预测(Carry Lookahead)技术是如何解决速度瓶颈问题的。我对书中关于竞争冒险(Race Condition)和冒险(Hazard)的讨论印象深刻。这些问题在实际的数字电路设计中非常常见,却往往被初学者忽略。作者通过生动的例子,揭示了这些现象的产生原因,并提供了多种有效的解决方法,比如在输出端增加滤波电路或者调整逻辑门类型。这部分内容对我解决实际项目中遇到的时序问题提供了宝贵的指导。此外,书中对存储器电路的讲解也相当精彩,从简单的SRAM和DRAM原理,到其在系统中的应用,都进行了深入浅出的介绍。我尤其喜欢书中关于内存控制器的设计思路,它让我了解到如何高效地访问和管理内存数据。这本书的结构安排非常合理,每个章节都像是一个独立的小模块,但又紧密相连,形成一个完整的知识体系。作者的写作风格严谨而不失灵活性,既有学术的严谨性,又充满了实践的指导意义。

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在开始阅读《数字电路逻辑与设计》之前,我曾对数字逻辑这个领域感到一丝畏惧,总觉得它离我所熟悉的软件开发领域太远,技术门槛很高。然而,这本书的出现彻底打消了我的顾虑。作者仿佛读懂了我这样的读者的心思,用一种非常亲切、引导性的方式展开叙述。书中在讲解逻辑门电路时,并没有直接跳到复杂的时序逻辑,而是从最基础的布尔代数开始,一步步引导读者理解逻辑运算的本质。我对书中的“卡诺图”(Karnaugh Map)讲解印象尤为深刻,以往我只是听说过卡诺图,觉得它是一种很古老、效率不高的方法,但作者通过细致的讲解和大量的实例,展示了卡诺图在简化复杂逻辑表达式方面的强大威力,以及它在实际应用中如何帮助工程师优化电路设计,减少元器件数量,提高电路性能。书中的另一个亮点是关于时序逻辑的介绍,它并没有将所有内容一股脑地抛给读者,而是循序渐进地从单稳态触发器、多谐振荡器讲起,逐渐过渡到更复杂的移位寄存器和状态机。作者在讲解状态机时,使用了非常直观的状态转移图,并结合流程图和VHDL/Verilog代码示例,让我能够清晰地理解状态机的设计思想和实现方式。我特别欣赏书中对不同类型状态机(如摩尔状态机和米利状态机)的比较分析,以及它们各自的优缺点,这对于我选择合适的设计方案非常有帮助。这本书的排版设计也十分用心,清晰的图表和代码片段穿插其中,使得学习过程更加生动有趣,而不是枯燥的文字堆砌。我可以说,这本书是我迄今为止读过的最棒的数字电路入门教材,没有之一。

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