数字逻辑原理与FPGA设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:382

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出版时间:2009-9

价格:39.00元

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isbn号码:9787811248005

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图书标签:

• 数字逻辑
• FPGA
• 数字电路
• Verilog
• VHDL
• 可编程逻辑器件
• 组合逻辑
• 时序逻辑
• 计算机组成原理
• 电子工程

《数字信号处理：理论、算法与应用》 本书系统性地阐述了数字信号处理（DSP）领域的核心理论、关键算法及其在实际工程中的广泛应用。全书结构清晰，内容详实，旨在为读者构建扎实的DSP知识体系，并提供解决实际问题的实用工具。 第一部分：数字信号处理基础 本部分深入剖析了数字信号处理的基本概念和数学工具。 离散时间信号与系统： 详细介绍了离散时间信号的表示方法，包括序列、冲激序列、阶跃序列等。系统地阐述了线性时不变（LTI）系统的基本性质，如叠加性、时移不变性、因果性、稳定性等。深入探讨了卷积的概念及其在LTI系统分析中的核心作用，并通过大量实例说明了如何利用卷积计算系统的零输入响应和零状态响应。 傅里叶变换与Z变换： 重点介绍了离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）及其性质，阐述了它们在信号频谱分析中的重要地位。详细讲解了快速傅里叶变换（FFT）算法的原理及其实现，以及其在实际应用中的优势。对Z变换进行了系统介绍，包括其定义、收敛域、性质以及与DTFT的关系，并将其应用于LTI系统的稳定性分析和频率响应分析。 采样定理与信号重建： 深入阐释了奈奎斯特-香农采样定理，解释了为何需要以两倍于最高频率的采样率对模拟信号进行采样以避免混叠。详细介绍了理想采样、实际采样过程中的失真，以及如何通过插值滤波器等方法进行信号重建。 第二部分：数字滤波器设计 本部分聚焦于数字滤波器的设计原理、方法和实现。 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： 详细介绍了IIR滤波器的数学模型和设计思路。重点讲解了巴特沃斯、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型和椭圆滤波器的特性，并提供了它们从模拟滤波器原型到数字滤波器的转换方法，包括脉冲不变法、双线性变换法等。此外，还深入讨论了IIR滤波器的系数敏感性问题及其可能的改进方法。 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： 阐述了FIR滤波器的数学模型及其零相位失真的特性。详细介绍了窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）的设计原理、不同窗函数的特性及其对滤波性能的影响。深入讲解了频率采样法和最优逼近法（如Parks-McClellan算法），特别关注了Parks-McClellan算法在设计等波纹滤波器方面的强大能力。 滤波器实现结构： 讨论了数字滤波器的各种实现结构，包括直接型Ⅰ、Ⅱ型、级联型、并联型等，并分析了不同结构的优缺点，如计算复杂度、数值稳定性、硬件实现成本等。 第三部分：数字信号处理算法 本部分深入研究了数字信号处理领域的核心算法。 相关与卷积算法： 详细讲解了自相关、互相关函数的计算方法及其在信号检测、模式识别、系统辨识等领域的应用。回顾了卷积的计算原理，并探讨了快速卷积算法，如分段卷积和重叠-相加/重叠-保留法。 谱估计方法： 介绍了经典谱估计方法，如周期图法、改良周期图法，并分析了它们的局限性。深入研究了现代谱估计方法，包括基于模型的方法（如AR模型、MA模型、ARMA模型）和非参数谱估计方法（如Welch法）。 自适应滤波： 详细阐述了自适应滤波器的基本原理，介绍了LMS（最小均方）算法及其各种变种（如NLMS、RLS），并讨论了自适应滤波器在噪声消除、回声抑制、均衡器等方面的应用。 第四部分：数字信号处理应用 本部分将理论知识与实际应用相结合，展示了DSP在各个领域的应用案例。 语音信号处理： 介绍了语音信号的采集、编码、压缩、识别、合成等技术，包括PCM、ADPCM、LPC、MFCC等关键技术。 图像处理： 阐述了图像信号的表示、滤波、增强、复原、压缩等基本概念和技术，包括傅里叶变换在图像处理中的应用、二维卷积、边缘检测、锐化等。 通信系统： 讲解了数字调制解调、信道编码、解码、均衡等技术在现代通信系统中的应用。 生物医学信号处理： 介绍了心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物医学信号的采集、滤波、特征提取和分析方法。 其他应用： 简要介绍了DSP在雷达、声纳、仪器仪表、控制系统等领域的其他应用。 本书特色： 理论与实践并重： 在深入讲解DSP理论的同时，辅以大量的实例和算法实现细节，帮助读者将理论知识转化为实际技能。 内容全面深入： 涵盖了DSP领域的基础理论、核心算法、关键技术和典型应用，适合不同层次的读者。 语言清晰易懂： 采用清晰流畅的语言，将复杂的概念进行梳理和解释，降低了学习难度。 结构逻辑严谨： 全书按照逻辑顺序组织内容，层层递进，易于读者理解和掌握。 目标读者： 本书适合通信工程、电子工程、计算机科学、自动化等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研发工作的工程师、研究人员。具备一定的线性代数、微积分和复变函数基础的读者可以更轻松地学习本书。

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这本书的装帧设计简直是太用心了，封面采用了哑光处理，手感温润细腻，那种厚重又实在的质感，拿在手里就觉得内容肯定扎实可靠。我特别喜欢封面上那个几何图形的排版，简约中透着一丝理工科的严谨美感，跟书名《数字逻辑原理与FPGA设计》的调性完美契合。内页的纸张选择也很考究，不是那种反光刺眼的亮白，而是柔和的米白色，长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。即便是翻阅那些密集的电路图和时序波形图时，线条的清晰度和墨色的浓淡度都把握得恰到好处，丝毫没有污损或重影的现象。装订处也非常牢固，我试着把它完全摊平，也没有出现任何散页的迹象，可见出版社在制作工艺上是下了大功夫的，这对于一本需要经常查阅和反复研读的技术教材来说，无疑是加分项。我一个做硬件开发的同事也借去看了，他对这个版本的印刷质量赞不绝口，认为这种细节的把控，体现了出版方对读者的尊重和对知识传播的专业态度。初拿到手时，那种沉甸甸的感觉，就让人对即将展开的探索之旅充满了期待，感觉这不是一本随随便便就能读完的“快餐书”，而是一本可以伴随我未来几年项目攻关的“老伙计”。

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我尝试着对比了手头好几本市面上流行的相关书籍，发现这本书在代码示例的实用性和前瞻性方面，有着明显的优势。很多旧教材的代码还停留在早期的ISE环境下，而这本书的例子，明显是针对现代主流的Vivado工具链进行了优化。代码风格非常规范，注释详略得当，既解释了关键逻辑，又没有过度干扰主体代码的阅读。举个例子，它对并行处理单元的设计，不仅给出了清晰的RTL级描述，还附带了如何通过约束文件（XDC）来管理时序的关键点，这对于实际项目开发至关重要。书中给出的那套基于AXI总线的简单数据通路设计实例，我直接拿来作为我当前项目的一个模块原型参考，调试效率比我自己从零开始搭建高多了。这种“拿来即用”的高质量代码资产，是衡量一本工程技术书籍价值的黄金标准，它节省了我大量摸索工具特性的时间，直接让我聚焦于核心算法的实现，这一点我个人非常欣赏。

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从学术严谨性的角度来看，这本书的参考文献和引述部分做得相当到位，显示出作者深厚的学术功底和对领域前沿的持续关注。它不是那种“闭门造车”式的个人经验总结，而是能看到与经典文献和最新研究成果的对话。例如，在探讨高速信号完整性对FPGA设计的影响时，书中引用了几篇相关的IEEE期刊论文的观点，并结合自己的实践经验进行了批判性分析。这使得书中的结论不仅仅是“是什么”，更深入到了“为什么是这样”以及“在什么条件下会失效”。对于研究生或者需要进行项目设计评审的工程师来说，这种基于理论支撑的论述方式，极大地增强了可信度。我尤其注意到作者在定义术语时非常审慎，很多容易混淆的概念（比如时钟域交叉、异步复位和同步复位的最佳实践）都被清晰地界定和区分，避免了因概念模糊带来的设计错误。这本书提供了一种严谨的工程思维训练，而不仅仅是工具操作手册。

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这本书的价值远超其标价，它更像是一份对未来技术趋势的预判指南。我注意到书中对于新兴的设计方法论，例如高层次综合（HLS）的介绍并非敷衍了事，而是着重分析了HLS在复杂算法加速中的适用边界，以及如何从C/C++代码优雅地映射到硬件结构。这一点非常具有前瞻性，因为当前业界正在努力弥合软件工程师与硬件工程师之间的鸿沟。作者没有沉迷于传统的手写RTL的精妙，而是很务实地指出了何时使用HLS可以带来更高的开发效率，何时又必须回归到手工优化以榨取极致性能。这种对工具和方法的客观评价，体现了作者站在行业制高点审视问题的视角。读完后我感觉，我不仅学会了如何用现有的工具设计一个数字电路，更重要的是，我开始思考未来十年内硬件设计流程可能会如何演变，这本书提供了一个非常坚实的知识基座去迎接这种变革。

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这本书的章节逻辑推进得非常自然流畅，完全遵循了初学者到进阶者的认知规律。一开始，作者没有急于抛出复杂的VHDL或Verilog语法，而是花了大量篇幅去夯实基础——布尔代数、卡诺图化简，以及最核心的组合逻辑与时序逻辑电路的理论剖析。这种由浅入深的叙事方式，让我这个自学数字系统的人感到非常友好，仿佛有一位经验丰富的教授在旁边耐心地为你梳理知识脉络。尤其是在讲解有限状态机（FSM）的那几章，作者用了非常生动的例子来对比摩尔（Mealy）和穆尔（Moore）模型，甚至还配上了流程图和状态图的相互转化过程，而不是仅仅停留在枯燥的数学公式上。等到进入FPGA部分时，对底层硬件的理解已经足够深刻，所以学习综合、布局布线这些工具的使用时，就能立刻明白这些操作背后的物理意义，而不是机械地点击软件按钮。这种循序渐进、理论与实践紧密结合的编排结构，极大地降低了技术学习的陡峭曲线，让人越读越有信心。

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