基于VHDL语言与QuartusII软件的可编程逻辑器件应用与开发 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业

作者:郑燕

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2007-3

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787118049787

丛书系列:

图书标签:

• VHDL
• Quartus II
• FPGA
• 可编程逻辑器件
• 数字电路
• 硬件设计
• Quartus
• Verilog
• 电子工程
• 实践开发

《可编程逻辑器件原理与实践：基于FPGA技术的现代电子设计》 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的、关于可编程逻辑器件（PLD）原理、设计方法以及实际应用的学习平台。本书聚焦于现场可编程门阵列（FPGA）这一当前最主流的PLD技术，通过详实的概念阐述、系统化的设计流程讲解和丰富的实例演练，帮助读者掌握FPGA的设计、开发与调试技能，从而能够独立完成复杂的数字电路设计项目。 核心内容概述： 第一部分：可编程逻辑器件基础 数字逻辑基础回顾： 本部分将简要回顾数字逻辑设计的基本概念，包括布尔代数、逻辑门、组合逻辑和时序逻辑电路的构建原理。对于初学者，这将是一个坚实的基础；对于有经验的工程师，则是一个有益的复习。我们将着重介绍逻辑功能的最小化和标准化方法，为后续的高效逻辑设计奠定基础。 可编程逻辑器件概述： 介绍PLD的发展历程，从早期的PLA、CPLD到当今广泛应用的FPGA。详细阐述FPGA的内部架构，包括查找表（LUT）、触发器（Flip-Flop）、输入/输出块（IOB）、时钟管理单元（Clock Management Tile，CMT）以及可配置互连资源（Configurable Interconnect Resources）等核心组成部分。深入剖析FPGA实现逻辑功能的工作原理，解释其“现场可编程”的优势与应用场景。 硬件描述语言（HDL）介绍： 重点介绍两种主流的硬件描述语言：Verilog HDL和VHDL。本书将从基本语法、数据类型、运算符、行为建模、结构建模等方面，对这两种语言进行系统性的讲解。通过对比分析，帮助读者理解不同语言的特点和适用性，并强调HDL在现代数字电路设计中的重要性，包括其在设计验证、可移植性和设计自动化方面的优势。 FPGA设计流程： 详细解析FPGA从概念到最终实现的完整设计流程。这包括需求分析、架构设计、HDL编码、功能仿真、综合（Synthesis）、适配（Place & Route）、时序约束与分析、比特流生成以及硬件下载与调试。我们将深入剖析每个阶段的关键技术和注意事项，确保读者能够清晰地理解整个设计链条。 第二部分：FPGA设计实现技术 HDL编码实践： 结合大量实例，讲解如何使用HDL进行组合逻辑和时序逻辑电路的设计。内容涵盖寄存器、计数器、状态机、多路选择器、加法器、乘法器等常见数字模块的HDL实现。强调代码的可读性、模块化和可重用性。 状态机设计与应用： 深入讲解有限状态机（FSM）的设计原理，包括Mealy型和Moore型状态机的区别与联系。通过实际案例，演示如何利用HDL对复杂状态机进行建模，以及如何进行状态机的优化和验证。 时序约束与时序分析： 讲解时序约束的重要性，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的概念。介绍如何设置时序约束，以及如何利用EDA工具提供的时序分析报告来检查和优化设计，确保电路在目标时钟频率下稳定运行。 IP核的使用与开发： 介绍IP核（Intellectual Property Core）的概念及其在FPGA设计中的应用。讲解如何查找、评估和集成厂商提供的IP核，以及如何进行参数化配置。同时，也将简要介绍用户自定义IP核的设计思路和方法。 底层设计与接口： 讲解FPGA与外部世界的接口设计，包括GPIO（通用输入输出）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路互联总线）、UART（通用异步收发器）等常用通信协议的FPGA实现。 第三部分：FPGA高级应用与进阶 高性能与低功耗设计： 探讨提升FPGA设计性能和降低功耗的常用技术，例如流水线技术、资源共享、时钟域交叉（Clock Domain Crossing，CDC）处理、动态功耗管理等。 系统集成与SoPC（System on Programmable Chip）设计： 介绍如何将多个功能模块集成到一个FPGA芯片中，构建片上系统。重点讲解嵌入式处理器（如ARM Cortex-M系列）与FPGA逻辑的协同设计，以及基于软核或硬核处理器的SoPC构建方法。 硬件加速与并行计算： 阐述利用FPGA强大的并行处理能力进行硬件加速的原理和方法。通过实际案例，展示如何在FPGA上实现特定的算法，以获得比通用CPU更高的计算效率，例如在图像处理、信号处理、机器学习推理等领域的应用。 测试与调试技术： 详细介绍FPGA设计的测试与调试方法。包括仿真验证工具的使用、逻辑分析仪的应用、JTAG接口的调试机制，以及一些常用的调试技巧和经验。 实际项目案例分析： 精选多个典型FPGA应用项目，例如自定义USB控制器、数字信号处理器、嵌入式系统接口模块、高速数据采集系统等。通过对这些项目的详细分析，展示FPGA设计在实际工程中的落地过程，加深读者对理论知识的理解和应用能力。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 不仅深入讲解FPGA设计的理论知识，更强调动手实践。每个章节都配有丰富的示例代码和工程，引导读者一步步完成实际设计。 系统性与全面性： 覆盖了从基础概念到高级应用的整个FPGA设计领域，内容循序渐进，结构清晰。 易于理解： 采用通俗易懂的语言，辅以大量的图示和表格，帮助读者快速掌握复杂的技术概念。 面向工程应用： 强调实际工程中的设计方法、工具使用技巧和常见问题解决方案。 适用人群： 本书适合于高等院校电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生，以及从事嵌入式系统开发、数字信号处理、通信工程、ASIC预研等领域的工程师。对于希望快速掌握FPGA设计技术的初学者，以及希望深化FPGA设计技能的在职工程师，本书都将是一个宝贵的参考。 通过本书的学习，读者将能够自信地运用FPGA技术进行各种复杂的数字电路设计，为实现高性能、定制化的电子系统打下坚实的基础。

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作为一名已经具备一定硬件描述基础的工程师，我更看重的是本书在“应用与开发”这四个字上所下的功夫。许多教材停留在VHDL的语法层面，但一旦进入到复杂的系统级设计，比如高速数据接口的实现或者嵌入式软核的定制，书本的指导性就显得不足了。我希望这本书能够深入探讨如何利用VHDL的高级特性，比如生成（Generate）语句或结构体（Package）的使用，来构建可复用、模块化的设计框架。此外，现代的FPGA设计越来越强调与外部IP核的交互，以及如何编写符合行业标准的接口协议代码。如果本书能提供一些关于如何调用和配置Altera/Intel官方IP核的实战步骤，或者探讨如何高效地编写自定义的A/D、D/A驱动接口，那它对我来说就具有不可替代的参考价值了。

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总的来说，对于一个寻求从“会写代码”到“会设计系统”过渡的学习者而言，我更看重的是作者的工程思维和解决问题的思路，而非仅仅是语言特性的堆砌。我希望这本书能展现出作者在真实项目中的权衡取舍过程——例如，在速度、面积和功耗这三者之间，作者是如何根据具体需求做出最优化的设计选择的。如果书中能穿插一些作者在实际工作中犯过的错误以及从中吸取的教训，用第一人称的叙事方式分享出来，那会使得内容更加鲜活、更具说服力。我期待的不是一本冷冰冰的参考手册，而是一位经验丰富的工程师在旁耐心指导的体验，能让我对FPGA的整个开发流程——从概念构思到硬件部署——有一个更加全面且深入的理解。

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这本书的封面设计实在算不上吸引人，那种理工科教材特有的朴素甚至有些过时的风格，让我差点在书店里错过它。不过，作为一名正在摸索FPGA应用的初学者，我对“VHDL语言”和“Quartus II软件”这两个关键词有着强烈的需求，所以还是决定买下来试试看。坦白说，一开始我对它的期望值并不高，总觉得这类工具书难免枯燥乏味，充斥着晦涩难懂的官方术语和一堆堆的代码示例，读起来会非常吃力。我希望能找到一本既能系统讲解VHDL语法，又能手把手教我如何用Quartus II搭建和实现项目的实用指南。如果它能用更生动、更贴近实际工程需求的例子来阐述复杂的数字逻辑概念，那对我来说就是一本非常棒的书了。我特别关注那些关于时序逻辑设计、状态机编写，以及如何利用Quartus II进行仿真和综合优化的章节，希望这些内容能帮助我跨越理论到实践的鸿沟。

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我最近在尝试做一个小型的信号处理模块，但在使用Quartus II进行综合优化时总是遇到一些瓶颈，特别是当涉及到资源利用率和时序收敛问题时，总感觉力不从心。因此，我非常希望这本书能提供一些关于设计性能调优的实用“秘籍”。我不在乎那些教科书式的定义，我更关心的是，在实际项目开发中，当仿真结果和实际硬件运行结果出现偏差时，我们应该如何利用Quartus II的各种分析工具（比如时序报告Timing Report）来快速定位问题。如果书里有大量的实战案例，展示如何通过修改VHDL代码结构或调整Quartus II的编译选项来改善性能，那么这本书的价值就远超一般的入门手册了。我甚至希望它能涵盖一些关于团队协作中如何管理设计文件、使用版本控制的经验分享，尽管这可能超出了纯粹的技术范畴，但对于工程实践来说至关重要。

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这本书的排版布局倒是给我带来了一些小惊喜。虽然封面不怎么样，但内页的清晰度很高，图文混排得也比较合理。我翻阅了一下目录，发现它对数字电路基础知识的回顾部分处理得相当得体，没有大篇幅地占用篇幅，而是作为引入VHDL设计的铺垫，这一点我很欣赏，毕竟谁都不想在一本工具书里重温高数。最让我感兴趣的是，书中似乎花了相当的篇幅来讲解如何将抽象的算法转化为具体的硬件描述语言（HDL）代码。我一直在寻找那种能清晰展示“设计意图如何映射到寄存器传输级（RTL）”的讲解，而不是简单地罗列语法结构。如果这本书能真正做到这一点，深入剖析底层硬件资源（如查找表LUTs和触发器FFs）是如何被映射和优化的，那它对于提升我的设计层次将是极大的帮助。我期待看到它如何处理那些常见的陷阱和误区，比如对异步复位和同步复位处理的细微差别。

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