VHDL基礎及經典實例開發 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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頁數:419

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出版時間:2008-4

價格:42.00元

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isbn號碼:9787560525631

叢書系列:

圖書標籤:

• 數字
• VHDL
• 硬件描述語言
• FPGA
• 數字電路
• Verilog
• 電子設計
• EDA
• 可編程邏輯
• 實例開發
• 入門教程

《數字係統設計：原理與實踐》 本書旨在為讀者構建堅實的數字係統設計基礎，深入剖析現代數字電路的設計理念、方法論以及實現流程。我們不側重於任何特定的硬件描述語言，而是將重點放在貫穿於所有數字係統設計中的核心概念和通用技術。 核心內容概述： 1. 數字邏輯基礎迴顧與深化： 布爾代數與邏輯門： 從最基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）齣發，深入探討布爾代數的公理、定理及其在邏輯化簡中的應用。我們將介紹如何通過卡諾圖、奎因-麥剋拉斯基算法等方法進行高效的邏輯化簡，以最小化硬件實現所需的門數量，從而降低功耗和提高速度。 組閤邏輯電路： 詳細講解編碼器、解碼器、多路選擇器、數據選擇器、加法器（半加器、全加器、超前進位加法器）、減法器、乘法器等典型組閤邏輯電路的設計原理、實現方式及其應用場景。我們將分析這些電路的時序特性，例如傳播延遲，並討論如何設計能夠滿足嚴格時序要求的組閤邏輯。 時序邏輯電路： 深入介紹觸發器（SR, JK, D, T觸發器）的原理、狀態轉換圖及狀態錶，以及如何基於觸發器構建各種時序邏輯電路，如寄存器、移位寄存器、計數器（同步計數器、異步計數器、移位寄存器計數器）、序列發生器等。我們將重點分析時序電路的時鍾信號、建立時間、保持時間等關鍵參數，以及亞穩態現象及其解決方法。 2. 狀態機設計與分析： 有限狀態機（FSM）模型： 詳細闡述Mealy型和Moore型狀態機的結構、工作原理、狀態轉換圖、狀態錶以及狀態編碼。我們將演示如何將實際問題抽象為狀態機模型，並進行規範的設計。 狀態機設計流程： 引導讀者遵循完整的設計流程，包括需求分析、狀態定義、狀態圖繪製、狀態錶生成、狀態編碼選擇（如二進製編碼、格雷碼編碼、獨熱編碼等，並分析其對硬件資源和時序的影響）、邏輯電路實現。 狀態機優化與綜閤： 探討狀態機在硬件描述語言中的實現技巧，以及如何通過工具進行綜閤，將高級抽象的模型轉化為門級網錶。我們將分析不同的綜閤策略對最終硬件性能的影響。 3. 同步設計與時鍾管理： 同步時序邏輯： 強調同步時序邏輯作為現代數字設計基石的重要性。我們將深入講解時鍾信號的産生、分配與同步，以及如何設計魯棒的時鍾域穿越（CDC）電路，解決不同時鍾域之間數據傳輸的挑戰，例如使用握手信號、FIFO等。 時序分析： 介紹時序分析的基本概念，包括路徑延遲、時鍾周期、建立時間（setup time）、保持時間（hold time）、最差情況分析（worst-case analysis）和最好情況分析（best-case analysis）。我們將演示如何利用時序圖來分析和驗證設計是否滿足時序約束。 4. 現代數字設計方法與工具： 抽象層次： 探討數字係統設計可以達到的不同抽象層次，從行為級描述到寄存器傳輸級（RTL）設計，再到門級網錶。我們將討論如何選擇閤適的抽象層次進行設計，以提高效率和可維護性。 硬件描述語言（HDL）的概念與通用性： 雖然不側重於特定語言，但我們將討論使用HDL進行數字係統設計所帶來的普遍優勢，如可移植性、可驗證性、模塊化設計等。讀者可以通過瞭解這些普遍概念，更容易掌握任何一款具體的HDL。 可編程邏輯器件（PLD）與FPGA： 介紹可編程邏輯器件（如CPLD和FPGA）的工作原理、基本結構（查找錶LUT、觸發器、布綫資源等）及其在數字係統原型開發和嵌入式係統中的廣泛應用。我們將討論將設計映射到FPGA的過程，包括綜閤、布局、布綫（Place & Route）以及時序約束。 仿真與驗證： 強調在整個設計流程中仿真與驗證的關鍵作用。我們將介紹激勵信號生成、測試平颱（Testbench）設計、功能仿真、時序仿真以及形式驗證等基本概念。 5. 高級主題與應用展望： 流水綫（Pipelining）技術： 講解流水綫如何提高電路的吞吐量（throughput），並分析其帶來的深度、結構冒險（structural hazards）、數據冒險（data hazards）和控製冒險（control hazards）等問題及解決方案。 數據通路與控製器設計： 介紹如何將復雜的數字係統分解為數據通路和控製器兩部分，以及它們之間的協同工作機製。 總綫與接口標準： 簡要介紹一些常見的總綫接口原理，如I2C、SPI、UART等，以展示數字係統設計的實際應用。 本書將通過大量的圖示、錶格和流程圖，清晰地闡述每一個概念。我們力求語言嚴謹而易於理解，避免使用過於專業化或特定於某一工具的術語，從而確保知識的通用性和可遷移性。讀者在掌握瞭本書內容後，將能夠獨立進行數字係統的概念設計，並為進一步深入學習特定的硬件描述語言和設計工具打下堅實的基礎。無論是初學者還是有一定基礎的工程師，都能從中獲益，提升其數字係統設計的能力。

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這本書簡直是VHDL入門的“聖經”！我之前對數字邏輯設計和硬件描述語言完全是小白一個，看瞭一些零散的教程，感覺就像在迷宮裏打轉，概念總是抓不住。直到我拿到這本《VHDL基礎及經典實例開發》，纔算真正理清瞭思路。它從最基礎的VHDL語法開始，循序漸進地講解瞭數據類型、運算符、語句結構，每一個概念都配有清晰的代碼示例，而且這些示例都非常貼閤實際應用，不是那種脫離實際的“理論教材”。最讓我驚喜的是，書中還提供瞭很多“經典實例”，比如各種計數器、移位寄存器、狀態機的設計，這些都是我在實際項目中經常會遇到的場景。通過學習這些實例，我不僅掌握瞭VHDL的編寫技巧，更重要的是學會瞭如何將抽象的設計思路轉化為具體的硬件描述。書中的講解語言通俗易懂，即使是非計算機專業背景的讀者也能輕鬆理解。而且，每一章的結尾都有練習題，這大大鞏固瞭我學習的知識點。我發現，通過這些練習，我能夠獨立完成一些小型VHDL模塊的設計，這對於我來說是一個巨大的進步。這本書的質量也很不錯，紙張厚實，排版清晰，閱讀體驗極佳。強烈推薦給所有想要學習VHDL的初學者！

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我一直對數字電路設計充滿瞭好奇，尤其是在FPGA領域。當我翻開這本《VHDL基礎及經典實例開發》時，我首先被它清晰的結構和邏輯性的編排所吸引。它並沒有一開始就拋齣大量的代碼，而是先花瞭不少篇幅來講解VHDL語言的基本概念，比如實體（entity）、結構體（architecture）、端口（port）以及各種信號類型和進程（process）。這種由淺入深的講解方式，讓我這個初學者能夠很好地理解VHDL的本質，而不是僅僅停留在“寫代碼”的層麵。書中對並發語句和順序語句的區分，以及如何正確使用時鍾和復位信號，都有非常詳細和生動的闡述，讓我避免瞭走很多彎路。而“經典實例”部分，則是我最喜歡的部分。我之前嘗試過自己去網上找一些教程，但往往發現代碼質量參差不齊，而且缺乏係統性的解釋。這本書提供的實例，代碼規範，邏輯清晰，而且都有詳細的注釋，讓我可以一步步地跟著學習，理解每一個時序的生成過程和邏輯的實現方式。特彆是書中對一個簡單的CPU核心的設計實例，讓我對指令解碼、寄存器操作、ALU執行等核心概念有瞭更直觀的認識。這本書的優點在於，它不僅僅是教你“怎麼寫”，更重要的是教你“為什麼這麼寫”，以及“如何寫齣高效、可綜閤的代碼”。

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我本身是做嵌入式開發的，經常會涉及到一些硬件加速的需求，這時候就需要用到FPGA。之前我對VHDL的瞭解僅限於一些皮毛，直到我看到瞭這本《VHDL基礎及經典實例開發》。這本書最讓我印象深刻的是它對於“狀態機”這個概念的講解。在我的認知裏，狀態機是數字邏輯設計的核心，但如何有效地設計和實現狀態機，我一直沒有一個清晰的思路。這本書通過幾個不同復雜度的狀態機實例，從最簡單的交通燈控製器，到更復雜的FIFO控製器，循序漸進地展示瞭狀態機的設計流程，包括狀態轉移圖的繪製、狀態編碼的優化，以及如何利用VHDL的進程（process）語句來實現狀態機的邏輯。這些實例的質量非常高，代碼可讀性很強，而且作者還詳細解釋瞭每個實例的性能指標和潛在的優化方嚮。此外，書中還涉及瞭一些關於時序約束、時鍾域交叉（CDC）處理等高級話題，雖然講解篇幅有限，但足以讓我認識到這些在實際項目中的重要性，並且知道將來需要往哪個方嚮深入學習。總的來說，這本書為我提供瞭一個非常堅實的VHDL基礎，並且讓我對如何利用VHDL進行高效的FPGA設計有瞭一個全新的認識。

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這本書給我的感覺是，它不僅僅是一本VHDL入門教材，更像是一位經驗豐富的工程師在分享他的設計智慧。我之前學習VHDL時，最大的睏惑是如何將理論知識轉化為實際可工作的硬件。這本書的“經典實例”部分，恰好解決瞭我的這個痛點。它沒有羅列一大堆枯燥的語法，而是直接從一些實際的、有代錶性的設計場景齣發，比如簡單的數字濾波器、串行通信接口、存儲器控製器等，然後深入剖析瞭這些實例的VHDL實現。我尤其欣賞的是，作者在講解每個實例時，都會提到一些在實際設計中需要考慮的因素，比如時序要求、資源利用率、功耗以及可測試性等。這些“旁徵 উল্লেখযোগ্য”的提示，對於我這樣剛入行不久的開發者來說，非常有價值。書中對綜閤（synthesis）和仿真（simulation）的介紹，也讓我對整個FPGA設計流程有瞭更清晰的認識。它不僅僅是教我寫代碼，更是教我如何寫齣能夠被高效綜閤並正確仿真的代碼。書中的代碼風格也很值得學習，清晰、簡潔、易於理解。對於那些希望快速掌握VHDL並在實際項目中應用的人來說，這本書絕對是一個不二之選。

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不得不說，這本《VHDL基礎及經典實例開發》在實際工程應用方麵做得相當到位。我之前在學校裏學過一些VHDL，但感覺很多東西都比較理論化，到瞭實際項目中，麵對復雜的FPGA設計，還是會顯得捉襟見肘。這本書的內容，特彆是那些“經典實例”部分，簡直是為我量身定做的。它不僅僅是簡單地列齣代碼，而是詳細剖析瞭每個實例的設計思路、關鍵點和注意事項。比如，書中關於狀態機設計的講解，就從最基礎的Mealy和Moore模型開始，一步步深入到如何處理異步復位、同步復位，以及如何優化狀態編碼以減小邏輯資源占用。這些都是在實際FPGA開發中非常重要的考量。書中還涉及瞭一些常用的IP核設計，雖然篇幅可能不是特彆詳盡，但足以讓我對這些高級設計有一個初步的認識，並且能夠從中學習到一些設計思想。更重要的是，作者在講解過程中，會時不時地穿插一些在實際開發中容易遇到的陷阱和調試技巧，這對於我這樣經驗尚淺的工程師來說，簡直是“救命稻草”。這本書的案例選擇也很具代錶性，涵蓋瞭從基礎的時序邏輯到一些中等復雜度的數字係統，能夠幫助讀者快速建立起一個完整的VHDL設計知識體係，並能將其轉化為解決實際問題的能力。

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