精通Verilog HDL语言编程

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出版者:电子工业
作者:刘波编著
出品人:
页数:543
译者:
出版时间:2007-5
价格:65.00元
装帧:
isbn号码:9787121041273
丛书系列:
图书标签:
  • 精通Verilog
  • 数字系统设计
  • Verilog
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具体描述

好的,以下是为您编写的图书简介,旨在详细介绍一本与《精通Verilog HDL语言编程》主题不同,但同样深入和实用的硬件描述语言(HDL)编程书籍。 --- 图书名称:《VHDL高级设计与验证实战:从RTL到综合的系统化方法》 图书简介 面向对象: 本书专为具有一定数字电路基础,渴望深入理解和高效运用VHDL语言进行复杂系统设计、验证和综合的电子工程师、硬件设计人员、数字逻辑专业学生以及对FPGA/ASIC设计流程有系统学习需求的读者设计。 本书核心价值: 在数字系统设计日益复杂、集成度不断攀升的今天,单一的语言掌握已不足以应对挑战。《VHDL高级设计与验证实战》超越了基础语法教学的范畴,着重于如何利用VHDL的强大特性——如结构化建模、并发进程、精确时序控制以及面向复杂层次化设计的构造——构建高性能、可综合、易于验证的硬件描述。本书提供了一套从需求分析、RTL(寄存器传输级)建模、仿真验证到最终综合布局的完整实战流程指导。 --- 第一部分:VHDL语言的深度解析与高效建模(约400字) 本部分旨在巩固读者对VHDL语言核心机制的理解,并转向更高级、更具生产力的设计范式。 1. VHDL数据类型与对象的高级运用: 详细剖析标准数据类型、自定义类型(如枚举类型、数组)和记录(Record)在描述复杂数据结构中的应用。重点讨论`ALL`、`OTHERS`在选择语句中的精妙用法,以及如何利用`FOREIGN`关键字与外部C语言或仿真环境进行数据交互(尽管在主流综合中不常用,但了解其概念有助于理解设计边界)。 2. 并发与顺序进程的协同设计: 深入探讨`PROCESS`块的本质,区分组合逻辑和时序逻辑在进程内的正确写法。详细分析敏感列表(Sensitivity List)的精确控制,特别是在处理异步信号和同步时钟域交叉(CDC)场景时,如何避免锁定的陷阱和不确定的行为。介绍使用`WAIT`语句的时序建模在纯粹仿真环境中的强大能力,并明确指出哪些用法在综合后会被编译器忽略或产生错误。 3. 函数与过程的结构化设计: 讲解如何利用函数实现纯组合逻辑的快速计算和代码复用,关注函数在综合工具中的处理方式(通常内联展开)。对比过程(Procedure)在引入副作用和状态管理上的应用,强调在RTL设计中应谨慎使用过程,并严格限定其作用域。 4. 组件实例化与层次化设计: 阐述使用`GENERATE`语句进行参数化设计,实现硬件结构的灵活伸缩,这是构建通用IP核的关键技术。系统介绍组件(Component)声明、映射与实例化的完整流程,以及如何利用设计库(Library)管理大型项目的模块依赖关系,确保可移植性和可维护性。 --- 第二部分:高性能RTL设计范式与综合约束(约500字) 本部分聚焦于将抽象的设计思想转化为可被综合工具高效映射到实际FPGA/ASIC单元上的硬件描述。 1. 状态机(FSM)的先进建模技术: 不仅仅是简单的三段式(Next State Logic, State Register, Output Logic),而是深入探讨Moore、Mealy状态机的选择准则,以及如何使用`CASE`语句或映射表来实现最优的编码效率(如独热编码 One-Hot、二进制编码 Binary)。重点介绍如何利用属性(Attributes,如`ENUM_ENCODING`)指导综合工具进行编码优化,以减少逻辑深度或提高时序性能。 2. 异步与同步:时钟域交叉(CDC)的严格处理: 硬件设计中最大的隐患之一便是跨时钟域信号的传输。本书提供了多种业界成熟的CDC解决方案,包括双触发器同步器、握手协议(Handshake Protocols)和FIFO的原理与VHDL实现。详细分析了如何利用标准属性(如`KEEP`, `DONT_TOUCH`)来保护关键的同步电路不受优化工具的干扰。 3. 内存结构与流水线设计: 介绍如何使用VHDL描述同步RAM(SRAM)和异步RAM(ASRAM)的行为模型,以及如何通过特定的结构化描述(如使用`FOR`循环结合数组)来指示综合工具实例化出实际的Block RAM(BRAM)资源,而非分散的查找表(LUT)。针对高性能需求,详述流水线(Pipelining)的原理、级数选择、插入点判断,以及如何在RTL层面精确控制流水线寄存器的划分。 4. 综合约束与映射: 解释RTL代码与最终物理实现之间的桥梁——综合约束。介绍如何使用如`SDF`(Standard Delay Format)和特定厂商的属性文件来指导综合流程。探讨时序驱动(Timing-Driven)设计目标,如建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)的要求,以及如何通过调整代码结构来满足这些严苛的时序指标。 --- 第三部分:系统级验证与Testbench的构建(约600字) 一个健壮的设计必须经过严格的验证。本部分完全侧重于VHDL/VHDL-AMS环境下的高级仿真与验证方法。 1. VHDL仿真内核与时序模拟: 深入解析VHDL仿真语义中的事件队列(Event Queue)和Delta周期(Delta Cycle)的概念,这是理解仿真行为和调试时序问题的基础。讲解如何正确地使用`AFTER`延迟和`INITIATE`来实现对现实世界中信号延迟的精确建模。 2. 结构化Testbench的架构设计: 摒弃简单打印输出的Testbench,引入面向对象的验证思想。介绍如何设计可重用的激励生成器(Stimulus Generator)、响应检查器(Response Checker)以及事务级(Transaction-Level Modeling, TLM)的抽象接口。讨论如何使用`PACKAGE`和`GENERATE`来构建模块化、可扩展的仿真环境。 3. 覆盖率驱动的验证策略: 强调“验证覆盖率”(Coverage)的重要性。讲解如何通过VHDL描述来定义需要验证的覆盖点,包括状态转换覆盖率、信号组合覆盖率和功能覆盖率。介绍如何利用仿真工具(如ModelSim/QuestaSim或Xcelium)的内置功能,配合VHDL代码中的断言(Assertion)语句,实现自动化检查。 4. 嵌入式断言(SVA的VHDL等价性): 重点介绍VHDL-2008引入的并发断言(Concurrent Assertions)及其在设计验证中的强大作用。演示如何使用`ASSERT`, `REPORT`, `SEVERITY`等关键字,在设计代码内部嵌入检查逻辑,实现“设计即验证”的理念,使得设计在仿真阶段就能自我发现错误,无需依赖外部Testbench的复杂检查逻辑。 5. 仿真模型与综合模型的同步: 讨论如何维护行为级(Behavioral/Architectural)模型、RTL级模型和门级(Post-Layout)模型之间的同步性。介绍如何编写混合模型(Mixed-Level Modeling),例如使用行为模型进行快速系统级验证,而使用精确的RTL模型进行功能验证,最后使用门级网表进行时序验证。 --- 结论: 本书不仅是VHDL语言的字典,更是一本面向实际工程挑战的“设计与验证方法论”手册。通过对高级特性的精细控制和对验证流程的系统化梳理,读者将能够设计出更可靠、更易于维护的下一代数字硬件系统。

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读后感

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用户评价

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在阅读《精通Verilog HDL语言编程》的过程中,我最大的感受是其严谨而又不失趣味的讲解风格。作者似乎深谙读者的学习心理,总能在关键节点给出精妙的比喻和生动的例子,将抽象的概念转化为易于理解的图像。例如,在介绍`always`块时,他将`always @(*)`比作一个“感知器”,能够时刻关注输入信号的变化,而`always @(posedge clk)`则被形象地描述为一个“守时者”,只在时钟的上升沿才做出反应。 这种富有创造力的类比,极大地降低了Verilog HDL的学习门槛。而且,书中不仅仅局限于语法层面的介绍,而是着重于“如何用Verilog HDL来思考硬件”。我特别喜欢关于测试平台的构建的章节。作者通过一个完整的测试程序,演示了如何为Verilog模块编写激励信号、如何检查输出结果,以及如何利用Verilog的任务(task)和函数(function)来提高测试效率。这让我意识到,一个好的Verilog程序,不仅要能够被综合成硬件,更要能够被有效地验证。这本书让我明白,Verilog HDL不仅仅是一种编程语言,更是一种与硬件沟通的思维方式。

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《精通Verilog HDL语言编程》这本书,无疑是我近期阅读过的最令人印象深刻的技术书籍之一。作者在叙述过程中,总能巧妙地将理论知识与实际应用相结合,让枯燥的编程语言变得鲜活起来。例如,在介绍`assign`语句和`always`块的区别时,他用了一个非常形象的比喻:`assign`语句就像是水管中的水流,时刻保持着通畅,而`always`块则像是一个水龙头,只有在特定的条件下才会开启。 这种生动的比喻,让我在理解这些基础概念时,感觉更加得心应手。而且,书中关于时钟域交叉(CDC)的讲解,更是让我茅塞顿开。我之前一直对CDC问题感到困惑,但这本书通过详细的图示和代码示例,深入浅出地解释了CDC的原理、常见的解决方案(如握手信号、双缓冲器等),以及如何通过静态时序分析(STA)来验证CDC设计的正确性。读完这一章节,我感觉自己在处理多时钟域设计时,拥有了更强的信心和能力。这本书让我觉得,学习Verilog HDL,不仅仅是学习一门语言,更是学习如何设计可靠、高效的数字系统。

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初次翻开《精通Verilog HDL语言编程》,我原本以为这是一本只适合有一定硬件基础的读者阅读的“硬核”教材。然而,事实证明我的顾虑是多余的。作者在开篇就为零基础的读者铺设了一条平坦的学习路径,从最基础的数字电路概念,到Verilog HDL的语法结构,再到如何描述不同的逻辑门,每一步都走得异常扎实。我喜欢作者在介绍变量类型时,不仅仅列出`reg`和`wire`的区别,而是通过一个具体的例子,比如用`wire`连接两个门,用`reg`来存储触发器的状态,让这些抽象的概念变得生动形象。 更让我惊喜的是,书中关于程序结构和模块化的讲解。作者并没有像其他书籍那样,简单地介绍`module`和`endmodule`的用法,而是通过构建一个完整的UART发送模块,来展示如何将一个复杂的设计分解成若干个独立的子模块,并通过端口连接起来。这种自顶向下、模块化的设计思想,对于培养良好的工程习惯至关重要。我反复研读了UART模块的实现,不仅学会了如何用Verilog编写串口通信逻辑,更重要的是,我理解了在大型项目中,如何进行有效的代码组织和复用。这本书让我看到了Verilog HDL作为一种硬件描述语言的强大之处,以及如何运用它来设计出高效、可维护的数字电路。

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在数字设计的浩瀚海洋中,我一直渴望找到一艘能够稳健航行的船,指引我穿越复杂的逻辑门和时序约束的暗礁。直到我偶然发现了《精通Verilog HDL语言编程》这本书,我的学习之旅才真正驶入了快车道。这本书的独特之处在于,它并非枯燥的罗列语法规则,而是以一种循序渐进、案例驱动的方式,将Verilog HDL的精髓娓娓道来。我尤其欣赏作者在介绍基本概念时,总是能结合实际的应用场景,比如在讲解组合逻辑时,他没有仅仅停留在AND、OR、NOT门的组合,而是通过一个简单的加法器模块,生动地展示了如何用Verilog构建一个能够实现算术运算的硬件。这种“知其然,更知其所以然”的教学方式,让我对硬件设计的底层原理有了更深刻的理解。 而且,书中对时序逻辑的讲解更是达到了炉火纯青的地步。从D触发器到移位寄存器,再到有限状态机(FSM),每一个概念都被拆解得异常清晰。我印象最深刻的是关于亚稳态的讨论,作者没有回避这个让许多初学者头疼的问题,而是深入浅出地解释了其产生的原因、可能带来的危害以及如何通过合理的时钟域交叉(CDC)设计来规避。书中提供的多个CDC电路的Verilog实现,让我能够亲手实践,体会到在不同时钟域之间传递信号时需要注意的细节。这种贴近实际工程的讲解,让我觉得这本书不仅仅是一本教科书,更像是一位经验丰富的导师,在我迷茫时给予指引。

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《精通Verilog HDL语言编程》这本书,在我看来,是一本真正意义上的“工程实践指南”。作者并没有回避Verilog HDL在实际工程中可能遇到的各种挑战,而是将其一一呈现,并提供解决方案。我印象最深刻的是关于异步复位(asynchronous reset)和同步复位(synchronous reset)的讨论。作者详细分析了两种复位方式的优缺点,以及它们在不同应用场景下的适用性。并且,他通过具体的Verilog代码示例,清晰地展示了如何正确地实现这两种复位机制,以及如何避免潜在的时序问题。 此外,书中对于参数化设计(parameterized design)的讲解也让我受益匪浅。作者通过一个可配置的FIFO(First-In, First-Out)缓冲区的设计,展示了如何利用`parameter`关键字来定义模块的宽度和深度,从而实现高度复用的IP核。这种设计理念,在现代数字 IC 设计中至关重要,能够大大提高开发效率和降低开发成本。读完这本书,我感觉自己在Verilog HDL的工程应用方面,拥有了更扎实的理论基础和更丰富的实践经验,能够更自信地应对各种复杂的硬件设计任务。

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《精通Verilog HDL语言编程》这本书,对于任何渴望深入理解数字逻辑设计的人来说,都是一本不可多得的宝藏。作者在书中不仅仅是在讲解Verilog HDL的语法,更是在传授一种“硬件思维”。我尤其欣赏书中关于“阻塞赋值”和“非阻塞赋值”的讲解。作者并没有简单地给出两者的区别,而是通过一个实际的计数器设计案例,生动地展示了在不同的场景下,选择哪种赋值方式对最终的硬件行为有着决定性的影响。 而且,书中关于“静态时序分析”(STA)的介绍,也让我大开眼界。作者详细讲解了STA的基本概念,如时钟周期、建立时间、保持时间等,并介绍了如何通过FPGA开发工具中的STA报告来定位和解决时序问题。我曾一度对STA报告感到畏惧,但在读完这一章节后,我感觉自己掌握了分析和解读STA报告的钥匙,能够更有效地优化我的Verilog设计,以满足项目对时序的要求。这本书让我觉得,Verilog HDL的设计不仅仅是编写代码,更是与时序、资源进行一场精妙的博弈。

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我必须承认,在拿到《精通Verilog HDL语言编程》这本书之前,我对Verilog HDL的理解还停留在“知道有这么回事”的阶段。但是,这本书凭借其清晰的结构和循序渐进的讲解,彻底改变了我的看法。作者从最基础的Verilog HDL语法入手,详细介绍了数据类型、运算符、赋值语句等基本元素,并配以大量的代码示例。我印象最深刻的是,书中在介绍“生成语句”(generate statement)时,通过一个示例,展示了如何用生成语句来实例化一组相似的模块,从而大大简化了代码的编写量,同时也提高了代码的可读性和可维护性。 更让我惊喜的是,书中关于“层次化设计”的讲解。作者通过一个完整的ADC(模数转换器)模块的设计过程,详细演示了如何将一个复杂的系统分解成多个子模块,并逐层实现。这种由整体到局部,再由局部到整体的设计方法,让我对大型数字系统的设计流程有了更直观的认识。这本书让我明白,Verilog HDL不仅仅是编写逻辑门,更是一种架构设计、系统实现的强大工具。

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自从我接触到《精通Verilog HDL语言编程》这本书,我的Verilog HDL学习之路可谓是“柳暗花明又一村”。这本书的编排逻辑非常清晰,从最基础的语法元素,到复杂的组合逻辑和时序逻辑,再到更高级的设计技巧,层层递进,毫不含糊。我特别喜欢作者在讲解组合逻辑时,引入了“门级电路”和“行为级建模”的概念,并用实际代码展示了如何用两种不同的方式来实现同一个功能。这种对比分析,让我能够更深刻地理解Verilog HDL的灵活性和表达能力。 更令我称道的是,书中对有限状态机(FSM)的讲解。作者不仅详细介绍了Moore和Mealy两种FSM类型,还通过一个实际的交通灯控制器设计案例,一步步地引导读者完成状态图的设计、状态编码的选择,以及Verilog代码的编写。我反复推敲了那个交通灯控制器的代码,不仅学会了如何设计和实现FSM,更重要的是,我开始学会用“状态”的视角来分析和解决问题。这本书让我感受到,Verilog HDL不仅仅是实现逻辑的工具,更是一种解决问题的思维框架。

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作为一名在FPGA开发领域摸爬滚打多年的工程师,《精通Verilog HDL语言编程》这本书,对我来说,与其说是一本学习资料,不如说是一本“案头宝典”。我之所以如此推崇,是因为它在许多细节上的深度和广度,着实令人赞叹。书中关于时序分析的章节,是我最常翻阅的部分。作者不仅讲解了建立时间(setup time)和保持时间(hold time)这些基本概念,更深入地剖析了如何通过代码优化来改善时序,例如如何通过流水线(pipelining)技术来提高时钟频率,以及如何在约束文件中精确地设置时序要求。 我印象特别深刻的是,书中在介绍时序优化时,引用了一个实际项目中遇到的时序违例案例,并详细分析了违例的原因以及作者是如何通过修改Verilog代码和FPGA综合工具的选项来解决的。这种“实战出真知”的讲解方式,对于我们这些需要快速解决工程问题的开发者来说,价值连城。此外,书中还涉及了功耗优化和面积优化等高级主题,并提供了相应的Verilog设计技巧。读完这本书,我感觉自己在Verilog HDL的运用上,不再仅仅是停留在“能用”的层面,而是向着“精通”迈进了一大步,能够更有效地利用FPGA资源,设计出性能更优、功耗更低的数字系统。

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在我看来,《精通Verilog HDL语言编程》这本书最大的亮点在于其高度的实践导向性。作者并没有过多地沉溺于理论的海洋,而是将大量的篇幅用于讲解实际的工程应用。我印象最深刻的是,书中关于“同步复位”和“异步复位”的讨论。作者详细分析了这两种复位方式在实际应用中的优缺点,以及如何正确地在Verilog代码中实现它们,以避免潜在的时序冲突。 此外,书中关于“参数化设计”的讲解也让我受益匪浅。作者通过一个可配置的RAM(随机存取存储器)模块的设计,展示了如何利用Verilog的`parameter`关键字来定义RAM的地址宽度和数据宽度,从而实现灵活、可复用的IP核。这种设计思想,对于我们这些需要快速构建复杂数字系统的工程师来说,至关重要。读完这本书,我感觉自己在Verilog HDL的实际工程应用方面,有了一个质的飞跃,能够更自信、更高效地完成各种数字设计任务。

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很实用的入门材料,各个层次的编程语法、设计方法、EDA工具都有涉及,而且介绍的很到位,提供的例程也不错

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