基于Quartus Ⅱ的FPGA/CPLD数字系统设计实例 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:电子工业

作者:周润景

出品人:

页数:451

译者:

出版时间:2007-8

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787121040917

丛书系列:

图书标签:

FPGA
清华教材
eda
学习
FPGA
CPLD
Quartus II
数字系统设计
实例
VHDL
Verilog
可编程逻辑器件
数字电路
嵌入式系统

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具体描述

《基于Quartus2的FPGA/CPLD数字系统设计实例》介绍了使用Quartus Ⅱ7.0开发FPGA/CPLD数字系统的开发流程和设计方法，通过实例讲解，介绍了数字电路设计的原理图编辑、文本编辑和混合编辑的方法，并对大型数字系统设计实例进行了解析。本书还介绍了宏功能模块及IP核的使用方法，DSP Builder与Quartus Ⅱ结合的使用方法。

穿越数字浪潮：从原理到实践的FPGA/CPLD设计之旅在信息技术飞速发展的今天，数字系统设计已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机到高性能服务器，从汽车电子到航空航天，无不依赖于精密的数字逻辑电路。而FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）作为现代数字系统设计中的两大基石，因其高度的灵活性、可重构性和高效的性能，成为了众多工程师和研究者的首选。本书并非仅仅是工具的简单罗列或功能的堆砌，而是一次深度探索数字逻辑世界的旅程，旨在为读者构建一个扎实而全面的FPGA/CPLD设计知识体系，并引领读者将理论知识转化为富有创造力的实际项目。本书将从最基础的数字逻辑原理出发，循序渐进地引导读者理解数字电路的运作机制。我们不会停留在概念的层面，而是通过生动形象的类比和深入浅出的讲解，帮助读者建立起对逻辑门、组合逻辑、时序逻辑等核心概念的直观认识。例如，我们将通过实际电路的搭建和波形分析，展示“与”、“或”、“非”等基本逻辑门如何组合成更复杂的逻辑功能，以及触发器、寄存器等时序元件如何实现数据的存储和状态的传递。接下来，本书将带领读者深入了解FPGA和CPLD这两类器件的内部架构和工作原理。读者将了解到，FPGA的核心是由大量可编程逻辑块（Logic Elements）、可编程互连线（Interconnects）和输入/输出块（IOBs）组成。我们将详细解析逻辑块内部的查找表（LUT）、触发器（Flip-Flop）等基本单元，以及它们如何通过配置实现任意逻辑函数的映射。对于CPLD，我们将阐述其基于宏单元（Macrocell）和乘积项（Product Term）的架构，以及其在结构上的特点，如固定的逻辑延迟和即时上电配置能力。理解这些底层架构对于高效地利用器件资源、优化设计性能至关重要。硬件描述语言（HDL）是现代FPGA/CPLD设计的灵魂。本书将重点介绍业界主流的HDL语言——Verilog HDL。我们将从最基础的语法结构入手，逐步讲解模块定义、信号声明、赋值语句、逻辑运算符等基本要素，并结合实际逻辑功能的实现，演示如何用Verilog HDL描述组合逻辑和时序逻辑。读者将学习到如何通过行为级描述、寄存器传输级（RTL）描述等不同层次的抽象方法来设计电路，并理解如何通过层次化设计来管理复杂项目。此外，我们也会简要介绍VHDL语言，让读者对两种主流HDL有一个初步的认识。理论的飞跃需要实践的支撑。本书将精心设计一系列从易到难的FPGA/CPLD数字系统设计实例。这些实例将覆盖数字系统设计的各个关键环节，例如：基础数字电路设计：从简单的加法器、减法器、译码器、编码器、多路选择器等基本组合逻辑单元的设计，到具有存储功能的移位寄存器、计数器、有限状态机（FSM）等时序逻辑电路的实现。我们将详细讲解每个实例的设计思路、Verilog HDL代码编写、仿真验证以及在FPGA/CPLD开发板上的实现过程。通信接口设计：现代数字系统离不开各种通信接口。本书将深入讲解UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等常用的串行通信协议的FPGA/CPLD实现。读者将学习到如何设计这些接口的控制器，实现数据的发送和接收，并理解协议的时序要求。片上系统（SoC）基础：随着系统复杂度的不断提升，将微处理器集成到FPGA中构成片上系统成为一种趋势。本书将初步介绍ARM Cortex-M系列等嵌入式处理器与FPGA的协同工作原理，讲解如何通过AXI总线等接口将处理器与FPGA逻辑进行连接，为读者构建更复杂的SoC系统打下基础。数据处理与算法加速： FPGA在并行处理和算法加速方面具有天然优势。我们将通过实例展示如何利用FPGA实现图像处理中的滤波器、边缘检测等算法，以及如何对FFT（快速傅里叶变换）等信号处理算法进行硬件加速，让读者领略FPGA在高性能计算领域的强大能力。时钟管理与同步：在数字系统中，时钟是同步的基础。本书将详细讲解时钟域的划分、跨时钟域（CDC）信号处理的挑战与对策，以及如何利用PLL（锁相环）等时钟管理模块生成和分配系统时钟，确保设计的稳定运行。低功耗设计策略：随着移动设备和嵌入式系统的普及，低功耗设计变得日益重要。本书将探讨在FPGA/CPLD设计中实现低功耗的一些常用策略，如时钟门控、状态编码优化等。除了具体的实例，本书还将贯穿讲解FPGA/CPLD设计的整个流程，包括：需求分析与系统规划：如何将一个实际的数字系统需求转化为可行的FPGA/CPLD设计方案。 IP核的应用与开发：介绍第三方IP核的复用和用户自定义IP核的开发流程，提高设计效率。综合（Synthesis）：理解综合工具如何将HDL代码转化为网表（Netlist），以及如何通过约束文件（Constraints）指导综合过程，优化设计性能。布局布线（Place & Route）：阐述布局布线工具如何将网表映射到FPGA/CPLD的具体资源上，以及如何通过优化策略提高时序和面积。时序分析（Timing Analysis）：讲解时序报告的解读，如何分析关键路径，发现和解决时序违例问题。硬件调试（Hardware Debugging）：介绍板级调试的常用工具和方法，如逻辑分析仪、ILA（Integrated Logic Analyzer）等，帮助读者快速定位和解决实际硬件问题。功耗与可靠性分析：简要介绍在设计中考虑功耗优化和提高系统可靠性的基本方法。本书的编写风格力求严谨而易于理解，避免冗余的理论推导，侧重于概念的阐释和实际的应用。每一章的知识点都通过丰富的图示、代码示例和实验指导来辅助学习，确保读者能够真正掌握所学内容。我们相信，通过本书的学习，读者不仅能够熟练掌握FPGA/CPLD的设计流程和关键技术，更能激发创新思维，独立完成具有挑战性的数字系统设计项目，在瞬息万变的数字技术领域，开启属于自己的创新篇章。无论您是初学者，还是希望提升技能的资深工程师，本书都将是您探索FPGA/CPLD世界的宝贵伙伴。

作者简介

目录信息

第1章 Altera Quartus II开发流程 1．1 Quarlus II软件综述 1．1．1 Quarlus II软件的特点及支持的器件 1．1．2 Quarlus II软件的集成工具及其功能简介 l．1．3 Qliartus II软件的用户界面 1．2 设计输入 1．2．1 设计输入方式 1．2．2 设计方法 1．3 约束输入 1．3．1 使用分配编辑器(Assignments Editor) 1．3．2 使用引脚规划器(Pin Planner) 1．3．3 使用Settings对话框 1．4 综合 1．4．1 使用Quartus II软件集成综合 1．4．2 控制综合 1．4．3 第三方综合工具 1．5 布局布线 1．5．1 设置布局布线参数 1．5．2 反向标注分配 1．6 仿真 1．6．1 指定仿真器设置 1．6．2 建立矢量源文件 1．6．3 第三方仿真工具 1．7 编程与配置 1．7．1 建立编程文件 1．7．2 器件编程和配置第2章 Altera Quartus II的使用 2．1 原理图和图表模块编辑 2．1．1 内附逻辑函数 2．1．2 编辑规则 2．1．3 原理图和图表模块编辑工具 2．1．4 原理图编辑流程 2．2 文本编辑 2．3 混合编辑(自底向上) 2．4 混合编辑(自顶向下) 第3章门电路设计范例 3．1 与非门电路 3．2 或非门电路 3．3 异或门电路 3．4 三态门电路 3．5 单向总线缓冲器 3．6 双向总线缓冲器第4章组合逻辑电路设计范例 4．1 编码器 4．1．1 8线-3线编码器 4．1．2 8线-3线优先编码器 4．2 译码器 4．2．1 3线-8线译码器 4．2．2 BCD-7段显示译码器 4．3 数据选择器 4．3．1 4选1数据选择器 4．3．2 8选l数据选择器 4．4 数据分配器 4．5 数值比较器 4．6 加法器 4．6．1 半加器 4．6．2 全加器 4．6．3 4位全加器 4．7 减法器 4．7．1 半减器 4．7．2 全减器 4．7．3 4位全减器第5章触发器设计范例 5．1 RS触发器 5．2 JK触发器 5．3 D触发器 5．4 T触发器第6章时序逻辑电路设计范例 6．1 同步计数器 6．1．1 同步4位二进制计数器 6．1．2 同步二十四进制计数器 6．2 异步计数器 6．3 减法计数器 6．4 可逆计数器 6．5 可变模计数器 6．5．1 无置数端的可变模计数器 6．5．2 有置数端的可变模计数器 6．6 寄存器 6．7 锁存器 6．8 移位寄存器 6．8．1 双向移位寄存器 6．8．2 串入／串出移位寄存器 6．8．3 串入／并出移位寄存器 6．8．4 并入／串出移位寄存器 6．9 顺序脉冲发生器 6．10 序列信号发生器 6．11 分频器 6．11．1 偶数分频器 6．11．2 奇数分频器 6．11．3半整数分频器第7章存储器设计范例 7．1 只读存储器(ROM) 7．2 随机存储器(RAM) 7．3 堆栈第8章数字系统设计范例 8．1 跑马灯设计 8．2 8位数码扫描显示电路设计 8．3 4×4键盘扫描电路设计 8．4 数字频率计 8．5 乒乓球游戏机 8．6 交通控制器 8．7 数字钟 8．8 自动售货机 8．9 出租车计费器 8．10 电梯控制器第9章可参数化宏模块及IP核的使用 9．1 ROM、RAM、FIF0的使用 9．1．1 ROM的使用 9．1．2 RAM的过程使用 9．1．3 FIFO的使用 9．2 乘法器、锁相环的使用 9．2．1 乘法器的使用 9．2．2 锁相环的使用 9．3 正弦波信号发生器 9．4 NC0 IP核的使用第10章 DsP Builder设计范例 10．1 DSP Builder简介及使用方法 10．2 伪随机序列发生器 10．3 DDS 10．4 ASK、FSK调制器 10．4．1 ASK(Amplitude Shift Keying)调制器 10．4．2 FSK(Frequency Shift Keying)调带0器第11章基于FPGA的射频热疗系统的设计 11．1 肿瘤热疗的生物学与物理学技术概论 11．1．1 热疗的生物学方面 11．1．2 热疗的物理技术方面 11．2 温度场特性的仿真 11．3 射频热疗系统设计 11．4 系统硬件电路设计 11．4．1 硬件整体结构 11．4．2 高精度数字温度传感器DSl8820 11．4．3 ACEX 1K系列的FPGA器件的特点 11．4．4 ACEX 1K器件的配置电路设计 11．4．5 电源电路 11．4．6 驱动电路设计 11．5 软件实现 11．5．1 系统软件设计电路图 11．5．2 温度测量模块 11．5．3 指定温度设置模块 11．5．4 控制算法的选择及设计 11．5．5 信号调制 11．5．6 温度显示模块 11．5．7 分频模块 11．6 温度场测量与控制的实验 11．6．1 实验材料及方法 11．6．2 实验结果 11．6．3 实验结果分析 11．7 结论第12章基于FPGA的直流电动机伺服系统的设计 12．1 电机控制发展情况 12．1．1 功率半导体器件的发展 12．1．2 电机控制器的发展 12．2 系统控制原理 12．2．1 电机调速控制原理 12．2．2 PWM控制原理 12．2．3 三环控制原理 12．3 算法设计 12．3．1 电机模型的建立 12．3．2 模糊算法 12．3．3 比例算法 12．3．4 前馈算法 12．3．5 系统模型的建立 12．4 系统硬件设计原理 12．4．1 硬件电路结构框图 12．4．2 FPGA控制器 12．4．3 数据采集电路 12．4．4 隔离电路 12．4．5 驱动电路 12．4．6 硬件PWM波生成电路 12．4．7 JTAG接口电路 12．4．8 电流传感器电路 12．4．9 电源滤波电路 12．5 系统软件设计原理 12．5．1 系统软件设计电路图 12．5．2 ADl674控制模块 12．5．3 ADC0809控制模块 12．5．4 反馈控制模块 12．5．5 前馈控制模块 12．5．6 前馈和反馈量求和模块 12．5．7 过流控制模块 12．5．8 PWM波生成模块 12．5．9 分频模块 12．6 系统调试及结果分析 12．6．1 硬件调试 12．6．2 可靠性、维修性、安全性分析 12．6．3 软件调试 12．7 结论附录A 可编程数字开发系统简介参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的逻辑结构进行了仔细的梳理，发现其章节安排具有很强的递进性，从底层的硬件描述语言（HDL）基础知识，到中层的控制器设计，再到上层的系统集成和时序约束，各个知识点之间的衔接非常自然，没有明显的知识断层。这种精心设计的学习路径，有效地避免了学习者在某个知识点上“卡住”的尴尬境地。具体来说，它似乎很注重理论与实践的平衡，理论讲解部分简明扼要，核心概念点到为止，把更多的篇幅留给了实际操作和案例分析，这正是我所需要的——我更希望看到的是“如何做”而不是“为什么”。不过，如果能在每个大章节的末尾设置一个“知识点回顾与自测”的小环节，也许能更好地帮助读者检验自己对本章内容的掌握程度，实现主动学习，而不是被动接受信息。这种结构上的微调，或许能让这本书的教学效果更上一层楼。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事方式非常平实，不像有些技术书籍那样上来就堆砌晦涩的理论公式，而是倾向于通过具体的应用场景来逐步引导读者进入核心技术领域。这种“带着问题去学习”的模式对于我这种实践导向的学习者来说，简直是福音。作者在讲解每一个设计模块时，都非常注重循序渐进，从最基础的模块功能定义开始，到后续的仿真验证，每一步都给出了详细的操作流程，让人感觉每走一步都是扎实的。尤其是那些初次接触FPGA编程环境的读者，很容易在复杂的工具链面前望而却步，但这本书似乎预料到了这一点，它花了相当大的篇幅来梳理开发环境的配置和基本操作，这种对新手友好的设计值得称赞。如果能再增加一些关于常见错误排查的案例分析，那就更完美了，毕竟在实际操作中，遇到Bug是常态，如何高效地找到并解决它们，是衡量一本实用教程价值的重要标准之一。

评分☆☆☆☆☆

读完前面的章节后，我有一个非常强烈的感受，那就是这本书在代码风格和规范性上做得极其出色。在数字电路设计领域，代码的可读性和可维护性与功能正确性同等重要，尤其是在多人协作的项目中。这本书中展示的所有Verilog/VHDL代码都遵循了业界公认的最佳实践，命名规范统一，注释清晰且恰到好处，结构清晰明了，没有出现那种“一团乱麻”式的代码块。这对于正在建立良好编程习惯的初学者来说，具有极高的示范意义。他们可以把这本书中的代码范例当作一个“模板”来参考，从而避免在职业生涯初期就养成一些不良的编码习惯。如果后续的篇章中，作者能够更进一步，增加一些关于高级综合技巧或者跨平台代码移植性的讨论，那就更能体现出其内容的深度和前瞻性，让这本书真正成为一本能够伴随读者从入门到进阶的宝贵参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有吸引力，色彩搭配和版式布局都显得比较专业，特别是对于初学者来说，这种直观的视觉引导很重要。拿到手里的时候，首先感觉到的是纸张的质感，厚实且不易反光，长时间阅读起来眼睛不容易疲劳。装帧上也比较结实，应该能经受住反复翻阅的考验。不过，光有好的外观是不够的，内页的排版布局也直接影响阅读体验。我观察到，图表的清晰度和注释的详尽程度在很大程度上决定了学习的顺畅性。如果图示能够更精细地标注出关键信号流向，或者关键代码块旁边有更即时的文字解释，那阅读起来可能会更加得心应手。对于很多复杂电路的理解，仅仅依靠文字描述往往是苍白无力的，因此，高质量的图形化辅助是必不可少的。总的来说，从初步的感官体验来看，这本书在制作工艺上投入了不少心思，为后续的学习打下了良好的物质基础，期待内容能同样精彩。

评分☆☆☆☆☆

从专业角度审视，这本书在涵盖的典型设计范例上显得相当全面和具有代表性。它没有仅仅停留在教科书上常见的那些简单的加法器或计数器上，而是深入到了更贴近实际工程需求的复杂功能模块，例如某种数据通路的设计或者简单的通信协议接口的实现。这表明作者对当前FPGA应用领域有着较为深刻的理解，选择的案例确实是工程师在工作中会经常遇到的“痛点”和基础构件。一个关键的衡量标准是，它是否能够培养读者的“设计思维”，而不仅仅是教读者如何输入代码。如果书中的案例不仅展示了代码的实现，还能深入探讨不同实现方案之间的性能取舍（比如资源占用、时序裕度等），并引导读者思考“为什么这样设计而不是那样设计”，那么这本书的价值将远超一本简单的操作手册。我期待它能在这方面提供更深层次的启发。

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滚学不走了！期末大作业也做不出来！滚呐！

评分☆☆☆☆☆

基于quartus的环境，各种模块给的挺全的，相当于一部“字典”吧

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要做什么模块不如直接去网上搜

评分☆☆☆☆☆

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