VHDL基础及经典实例开发 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:419

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出版时间:2008-4

价格:42.00元

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isbn号码:9787560525631

丛书系列:

图书标签:

• 数字
• VHDL
• 硬件描述语言
• FPGA
• 数字电路
• Verilog
• 电子设计
• EDA
• 可编程逻辑
• 实例开发
• 入门教程

《数字系统设计：原理与实践》 本书旨在为读者构建坚实的数字系统设计基础，深入剖析现代数字电路的设计理念、方法论以及实现流程。我们不侧重于任何特定的硬件描述语言，而是将重点放在贯穿于所有数字系统设计中的核心概念和通用技术。 核心内容概述： 1. 数字逻辑基础回顾与深化： 布尔代数与逻辑门： 从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）出发，深入探讨布尔代数的公理、定理及其在逻辑化简中的应用。我们将介绍如何通过卡诺图、奎因-麦克拉斯基算法等方法进行高效的逻辑化简，以最小化硬件实现所需的门数量，从而降低功耗和提高速度。 组合逻辑电路： 详细讲解编码器、解码器、多路选择器、数据选择器、加法器（半加器、全加器、超前进位加法器）、减法器、乘法器等典型组合逻辑电路的设计原理、实现方式及其应用场景。我们将分析这些电路的时序特性，例如传播延迟，并讨论如何设计能够满足严格时序要求的组合逻辑。 时序逻辑电路： 深入介绍触发器（SR, JK, D, T触发器）的原理、状态转换图及状态表，以及如何基于触发器构建各种时序逻辑电路，如寄存器、移位寄存器、计数器（同步计数器、异步计数器、移位寄存器计数器）、序列发生器等。我们将重点分析时序电路的时钟信号、建立时间、保持时间等关键参数，以及亚稳态现象及其解决方法。 2. 状态机设计与分析： 有限状态机（FSM）模型： 详细阐述Mealy型和Moore型状态机的结构、工作原理、状态转换图、状态表以及状态编码。我们将演示如何将实际问题抽象为状态机模型，并进行规范的设计。 状态机设计流程： 引导读者遵循完整的设计流程，包括需求分析、状态定义、状态图绘制、状态表生成、状态编码选择（如二进制编码、格雷码编码、独热编码等，并分析其对硬件资源和时序的影响）、逻辑电路实现。 状态机优化与综合： 探讨状态机在硬件描述语言中的实现技巧，以及如何通过工具进行综合，将高级抽象的模型转化为门级网表。我们将分析不同的综合策略对最终硬件性能的影响。 3. 同步设计与时钟管理： 同步时序逻辑： 强调同步时序逻辑作为现代数字设计基石的重要性。我们将深入讲解时钟信号的产生、分配与同步，以及如何设计鲁棒的时钟域穿越（CDC）电路，解决不同时钟域之间数据传输的挑战，例如使用握手信号、FIFO等。 时序分析： 介绍时序分析的基本概念，包括路径延迟、时钟周期、建立时间（setup time）、保持时间（hold time）、最差情况分析（worst-case analysis）和最好情况分析（best-case analysis）。我们将演示如何利用时序图来分析和验证设计是否满足时序约束。 4. 现代数字设计方法与工具： 抽象层次： 探讨数字系统设计可以达到的不同抽象层次，从行为级描述到寄存器传输级（RTL）设计，再到门级网表。我们将讨论如何选择合适的抽象层次进行设计，以提高效率和可维护性。 硬件描述语言（HDL）的概念与通用性： 虽然不侧重于特定语言，但我们将讨论使用HDL进行数字系统设计所带来的普遍优势，如可移植性、可验证性、模块化设计等。读者可以通过了解这些普遍概念，更容易掌握任何一款具体的HDL。 可编程逻辑器件（PLD）与FPGA： 介绍可编程逻辑器件（如CPLD和FPGA）的工作原理、基本结构（查找表LUT、触发器、布线资源等）及其在数字系统原型开发和嵌入式系统中的广泛应用。我们将讨论将设计映射到FPGA的过程，包括综合、布局、布线（Place & Route）以及时序约束。 仿真与验证： 强调在整个设计流程中仿真与验证的关键作用。我们将介绍激励信号生成、测试平台（Testbench）设计、功能仿真、时序仿真以及形式验证等基本概念。 5. 高级主题与应用展望： 流水线（Pipelining）技术： 讲解流水线如何提高电路的吞吐量（throughput），并分析其带来的深度、结构冒险（structural hazards）、数据冒险（data hazards）和控制冒险（control hazards）等问题及解决方案。 数据通路与控制器设计： 介绍如何将复杂的数字系统分解为数据通路和控制器两部分，以及它们之间的协同工作机制。 总线与接口标准： 简要介绍一些常见的总线接口原理，如I2C、SPI、UART等，以展示数字系统设计的实际应用。 本书将通过大量的图示、表格和流程图，清晰地阐述每一个概念。我们力求语言严谨而易于理解，避免使用过于专业化或特定于某一工具的术语，从而确保知识的通用性和可迁移性。读者在掌握了本书内容后，将能够独立进行数字系统的概念设计，并为进一步深入学习特定的硬件描述语言和设计工具打下坚实的基础。无论是初学者还是有一定基础的工程师，都能从中获益，提升其数字系统设计的能力。

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这本书简直是VHDL入门的“圣经”！我之前对数字逻辑设计和硬件描述语言完全是小白一个，看了一些零散的教程，感觉就像在迷宫里打转，概念总是抓不住。直到我拿到这本《VHDL基础及经典实例开发》，才算真正理清了思路。它从最基础的VHDL语法开始，循序渐进地讲解了数据类型、运算符、语句结构，每一个概念都配有清晰的代码示例，而且这些示例都非常贴合实际应用，不是那种脱离实际的“理论教材”。最让我惊喜的是，书中还提供了很多“经典实例”，比如各种计数器、移位寄存器、状态机的设计，这些都是我在实际项目中经常会遇到的场景。通过学习这些实例，我不仅掌握了VHDL的编写技巧，更重要的是学会了如何将抽象的设计思路转化为具体的硬件描述。书中的讲解语言通俗易懂，即使是非计算机专业背景的读者也能轻松理解。而且，每一章的结尾都有练习题，这大大巩固了我学习的知识点。我发现，通过这些练习，我能够独立完成一些小型VHDL模块的设计，这对于我来说是一个巨大的进步。这本书的质量也很不错，纸张厚实，排版清晰，阅读体验极佳。强烈推荐给所有想要学习VHDL的初学者！

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我一直对数字电路设计充满了好奇，尤其是在FPGA领域。当我翻开这本《VHDL基础及经典实例开发》时，我首先被它清晰的结构和逻辑性的编排所吸引。它并没有一开始就抛出大量的代码，而是先花了不少篇幅来讲解VHDL语言的基本概念，比如实体（entity）、结构体（architecture）、端口（port）以及各种信号类型和进程（process）。这种由浅入深的讲解方式，让我这个初学者能够很好地理解VHDL的本质，而不是仅仅停留在“写代码”的层面。书中对并发语句和顺序语句的区分，以及如何正确使用时钟和复位信号，都有非常详细和生动的阐述，让我避免了走很多弯路。而“经典实例”部分，则是我最喜欢的部分。我之前尝试过自己去网上找一些教程，但往往发现代码质量参差不齐，而且缺乏系统性的解释。这本书提供的实例，代码规范，逻辑清晰，而且都有详细的注释，让我可以一步步地跟着学习，理解每一个时序的生成过程和逻辑的实现方式。特别是书中对一个简单的CPU核心的设计实例，让我对指令解码、寄存器操作、ALU执行等核心概念有了更直观的认识。这本书的优点在于，它不仅仅是教你“怎么写”，更重要的是教你“为什么这么写”，以及“如何写出高效、可综合的代码”。

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不得不说，这本《VHDL基础及经典实例开发》在实际工程应用方面做得相当到位。我之前在学校里学过一些VHDL，但感觉很多东西都比较理论化，到了实际项目中，面对复杂的FPGA设计，还是会显得捉襟见肘。这本书的内容，特别是那些“经典实例”部分，简直是为我量身定做的。它不仅仅是简单地列出代码，而是详细剖析了每个实例的设计思路、关键点和注意事项。比如，书中关于状态机设计的讲解，就从最基础的Mealy和Moore模型开始，一步步深入到如何处理异步复位、同步复位，以及如何优化状态编码以减小逻辑资源占用。这些都是在实际FPGA开发中非常重要的考量。书中还涉及了一些常用的IP核设计，虽然篇幅可能不是特别详尽，但足以让我对这些高级设计有一个初步的认识，并且能够从中学习到一些设计思想。更重要的是，作者在讲解过程中，会时不时地穿插一些在实际开发中容易遇到的陷阱和调试技巧，这对于我这样经验尚浅的工程师来说，简直是“救命稻草”。这本书的案例选择也很具代表性，涵盖了从基础的时序逻辑到一些中等复杂度的数字系统，能够帮助读者快速建立起一个完整的VHDL设计知识体系，并能将其转化为解决实际问题的能力。

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这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本VHDL入门教材，更像是一位经验丰富的工程师在分享他的设计智慧。我之前学习VHDL时，最大的困惑是如何将理论知识转化为实际可工作的硬件。这本书的“经典实例”部分，恰好解决了我的这个痛点。它没有罗列一大堆枯燥的语法，而是直接从一些实际的、有代表性的设计场景出发，比如简单的数字滤波器、串行通信接口、存储器控制器等，然后深入剖析了这些实例的VHDL实现。我尤其欣赏的是，作者在讲解每个实例时，都会提到一些在实际设计中需要考虑的因素，比如时序要求、资源利用率、功耗以及可测试性等。这些“旁征 উল্লেখযোগ্য”的提示，对于我这样刚入行不久的开发者来说，非常有价值。书中对综合（synthesis）和仿真（simulation）的介绍，也让我对整个FPGA设计流程有了更清晰的认识。它不仅仅是教我写代码，更是教我如何写出能够被高效综合并正确仿真的代码。书中的代码风格也很值得学习，清晰、简洁、易于理解。对于那些希望快速掌握VHDL并在实际项目中应用的人来说，这本书绝对是一个不二之选。

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我本身是做嵌入式开发的，经常会涉及到一些硬件加速的需求，这时候就需要用到FPGA。之前我对VHDL的了解仅限于一些皮毛，直到我看到了这本《VHDL基础及经典实例开发》。这本书最让我印象深刻的是它对于“状态机”这个概念的讲解。在我的认知里，状态机是数字逻辑设计的核心，但如何有效地设计和实现状态机，我一直没有一个清晰的思路。这本书通过几个不同复杂度的状态机实例，从最简单的交通灯控制器，到更复杂的FIFO控制器，循序渐进地展示了状态机的设计流程，包括状态转移图的绘制、状态编码的优化，以及如何利用VHDL的进程（process）语句来实现状态机的逻辑。这些实例的质量非常高，代码可读性很强，而且作者还详细解释了每个实例的性能指标和潜在的优化方向。此外，书中还涉及了一些关于时序约束、时钟域交叉（CDC）处理等高级话题，虽然讲解篇幅有限，但足以让我认识到这些在实际项目中的重要性，并且知道将来需要往哪个方向深入学习。总的来说，这本书为我提供了一个非常坚实的VHDL基础，并且让我对如何利用VHDL进行高效的FPGA设计有了一个全新的认识。

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