Verilog HDL應用程序設計實例精講

Verilog HDL應用程序設計實例精講 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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頁數:518
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出版時間:2009-10
價格:65.00元
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isbn號碼:9787121095481
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具體描述

《Verilog HDL應用程序設計實例精講》從實用的角度齣發,通過大量的工程實例,詳細、深入地介紹瞭Verilog HDL應用程序設計的方法與技巧。全書共分2篇12章,第一篇為Verilog HDL基礎知識,概要介紹瞭Verilog HDL的特點、語言要素與錶達式、行為級建模、結構級建模、語句的綜閤、設計與驗證,以及代碼優化技巧,引導讀者技術入門;第二篇為Verilog HDL 應用編程實例,通過30多個實例,循序漸進地介紹瞭Verilog HDL在邏輯電路、存儲器、數字通信、數字控製、信號測量領域的應用編程技術和技巧。

好的,這是一本關於高級嵌入式係統開發與優化實踐的圖書簡介。 --- 書籍名稱:《高級嵌入式係統:從微控製器到異構計算平颱的優化實踐》 內容概要:超越基礎,直擊前沿 本書旨在為具備一定嵌入式係統開發經驗的工程師和高級學生提供一個深入、全麵的進階學習路徑。我們不再停留在基礎的硬件抽象層(HAL)或簡單的設備驅動編寫,而是將焦點完全放在現代嵌入式係統設計中最具挑戰性、也最具價值的領域:性能優化、實時性保障、異構計算資源的管理以及麵嚮功耗的係統架構設計。 全書結構嚴謹,從底層硬件架構的深入剖析開始,逐步過渡到復雜的軟件調度機製、內存管理策略,最終涵蓋當前熱門的邊緣人工智能加速與安全固件設計。我們著重於“如何做”和“為什麼這樣做”,通過大量的實際案例和性能分析工具的應用,指導讀者掌握將理論轉化為高效代碼的關鍵技能。 第一部分:深度硬件理解與高效底層編程 第一章:現代微處理器架構的深入剖析 本章將超越簡單的馮·諾依曼或哈佛結構介紹,深入探討高性能Cortex-M/R/A係列處理器的流水綫、分支預測、緩存一緻性協議(如MESI的實際影響)以及內存保護單元(MPU/MMU)的配置與作用。重點講解如何利用這些底層特性來編寫無緩存失效率的代碼,並詳細分析在不同緩存策略下(直寫、迴寫)進行數據同步的復雜性與優化點。 第二章:實時操作係統的內核級調優 探討FreeRTOS、Zephyr等主流RTOS在係統級延遲上的瓶頸。本章將詳細講解上下文切換的開銷分析,中斷服務程序(ISR)的最小化設計,以及如何通過配置內核的Tickless模式、調整調度算法(如搶占式與協作式的權衡),實現微秒級甚至亞微秒級的響應時間。此外,還將覆蓋信號量、互斥鎖、消息隊列在多核環境下的死鎖預防與性能瓶頸排查。 第三章:高級總綫結構與DMA深度應用 現代SoC的性能瓶頸往往齣現在數據搬運上。本章聚焦於AXI/AHB/APB總綫的仲裁機製、突發傳輸的效率分析。我們將詳細講解如何精確配置DMA控製器,實現高效的內存到內存、內存到外設的數據傳輸,避免CPU參與的數據搬運,並演示如何使用硬件觸發器(如定時器事件)精確啓動DMA傳輸,以保證數據的同步性與完整性。 第二部分:係統性能工程與資源優化 第四章:內存管理與數據布局優化 內存的訪問速度是嵌入式係統性能的決定性因素之一。本章深入探討棧、堆、數據段的分配策略。重點講解如何使用`__attribute__`或特定編譯器指令,控製變量在SRAM或FLASH中的具體位置。我們將展示如何通過結構體成員的重新排序(數據對齊與填充的消除),最大化緩存行的利用率,並介紹靜態內存池分配的最佳實踐。 第五章:編譯器優化級彆與鏈接腳本的定製 本章指導讀者精細控製編譯器(GCC/Clang)的優化選項。從`-O0`到`-Os`,每種優化級彆的內在邏輯是什麼?如何禁用編譯器對特定關鍵函數的內聯,或強製特定的循環展開?在此基礎上,我們將詳細解析鏈接腳本(Linker Script)的編寫,精確劃分代碼和數據在不同內存區域(如高速SRAM、低速DDR)的映射,實現對啓動代碼和關鍵任務的極緻控製。 第六章:功耗敏感型係統的設計與調試 在物聯網和電池供電設備中,功耗管理是核心要求。本章聚焦於動態電壓與頻率調節(DVFS)的軟件實現,以及如何高效利用各種睡眠模式(休眠、深度休眠)。我們將介紹如何使用專用的功耗分析工具(如示波器上的電流探針、SoC自帶的功耗監測模塊)來定位“耗電大戶”,並設計事件驅動的喚醒機製,確保係統在滿足性能需求的同時,將平均電流消耗降至最低。 第三部分:異構計算與現代嵌入式前沿 第七章:多核協同與任務劃分策略 針對搭載瞭Cortex-A和Cortex-M的異構平颱(如TrustZone架構),本章重點講解如何在不同核心間安全、高效地分配任務。探討異構任務卸載的最佳實踐,包括如何設計高效的跨核通信機製(如共享內存緩衝池、定製化的RPC)。重點分析在SMP(對稱多處理)環境中,緩存一緻性對性能的影響以及同步機製的選擇。 第八章:邊緣計算加速:GPU/NPU的集成與編程模型 隨著AI在邊緣端的普及,如何有效地利用片上加速器至關重要。本章將講解如何使用特定的SDK(如OpenCL或廠商私有的API)來配置和調用片上GPU或NPU進行並行計算。我們將通過一個圖像處理或傳感器數據融閤的實例,對比純CPU實現與加速器實現的性能差異,並指導讀者如何將C/C++代碼中的關鍵計算部分移植到加速器內核中。 第九章:嵌入式係統安全固件設計 安全已不再是可選項。本章從固件的角度審視安全。內容包括:安全啓動(Secure Boot)流程的原理與實現、固件更新(OTA)的原子性保障與加密驗證機製。我們將詳細探討TrustZone的基本概念,以及如何隔離關鍵代碼和敏感數據,確保即使操作係統層被攻破,核心業務邏輯依然安全運行。 --- 適用讀者對象 具備兩年以上嵌入式C/C++開發經驗,希望嚮係統級架構師或性能優化專傢轉型的工程師。 從事實時控製係統、高帶寬數據采集、邊緣AI部署的研發人員。 希望深入理解操作係統內核與硬件交互機製的研究生及博士生。 本書不側重於基礎的寄存器操作或某個特定芯片型號的初級配置,而是提供一套通用的、基於原理的係統優化方法論和前沿技術實踐指導。

作者簡介

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讀後感

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用戶評價

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這本書在講解Verilog HDL語言方麵,可以說是麵麵俱到,無所不包。它不僅涵蓋瞭最基礎的語法和結構,更深入到瞭許多實際應用中纔會遇到的細節問題。我印象特彆深刻的是關於接口設計的章節,作者通過實例講解瞭UART、SPI、I2C等幾種常見的通信協議的Verilog實現。這對於需要與外部設備進行數據交互的FPGA項目來說,是必不可少的技術。書中對每個協議的電氣特性、時序要求都進行瞭詳細的分析,然後給齣瞭清晰的HDL代碼。我通過學習這些例子,不僅學會瞭如何實現這些接口,還理解瞭不同接口的優缺點以及適用的場景。此外,作者在書中還涉及瞭內存控製器、DMA控製器等一些相對復雜的IP核設計。雖然這些實例的代碼量較大,但作者將其分解成若乾個模塊,並且對每個模塊的功能和設計思路都進行瞭詳細的解釋。這使得我能夠理解整個復雜係統的構建過程,而不是僅僅停留在某個局部。

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《Verilog HDL應用程序設計實例精講》這本書最讓我贊嘆的地方在於其對實際應用程序設計的深入挖掘。作者並沒有停留在對語言本身的介紹,而是將Verilog HDL置於更廣闊的工程應用場景中,通過大量的實例,展現瞭如何利用HDL語言構建齣高性能、高效率的數字係統。書中所選取的實例涵蓋瞭從基礎的微處理器指令集設計,到更復雜的通信協議接口實現,再到嵌入式係統中常見的I/O控製器設計等多個維度。每一個實例都不僅僅是簡單地給齣代碼,而是伴隨著詳細的設計思路、模塊劃分、狀態機設計、時序約束以及性能優化的討論。我尤其對書中關於狀態機設計的章節印象深刻,作者通過一個實際的交通燈控製器實例,循序漸進地講解瞭狀態機的三種常用編碼方式(二進製、格雷碼、獨熱碼)的優劣,並提供瞭如何使用case語句和if-else語句來實現狀態機的具體代碼。這讓我深刻理解瞭狀態機的強大之處,以及在控製類應用中其不可替代的作用。更重要的是,書中還強調瞭可綜閤性代碼的設計原則,以及如何避免使用不可綜閤的語句,這對於將HDL代碼轉化為實際硬件至關重要。

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初次翻閱《Verilog HDL應用程序設計實例精講》便被其深厚的理論功底與精妙的實踐結閤所深深吸引。作者在開篇便用清晰易懂的語言闡述瞭Verilog HDL語言的基礎概念,包括其數據類型、運算符、行為建模、結構建模等,為初學者構建瞭一個紮實的地基。更難能可貴的是,作者並未止步於理論的陳述,而是緊接著通過一係列精心設計的實例,將這些抽象的概念具象化。例如,在講解組閤邏輯電路時,作者不僅僅列舉瞭加法器、多路選擇器等經典案例,還深入剖析瞭代碼的結構、信號的流嚮以及仿真驗證的技巧,讓我能直觀地感受到Verilog HDL的強大錶現力。對於我這樣一名剛接觸FPGA設計的學生而言,這些實例無疑是及時雨,它們像一個個具體的“操作手冊”,讓我能夠邊學邊練,快速掌握HDL語言的設計思路和編碼規範。書中的代碼風格嚴謹,注釋詳盡,讓我即使在遇到復雜的設計時,也能憑藉清晰的邏輯和細緻的說明,迅速找到問題所在並進行調試。此外,作者對時序邏輯電路的講解也同樣令人印象深刻,通過D觸發器、寄存器、計數器等實例,我不僅理解瞭時鍾信號在FPGA設計中的核心作用,還學會瞭如何避免潛在的時序衝突和亞穩態問題,這對於設計齣穩定可靠的硬件係統至關重要。

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《Verilog HDL應用程序設計實例精講》這本書的齣現,讓我對Verilog HDL的學習過程從“枯燥乏味”轉變為“充滿樂趣”。它將晦澀的硬件描述語言變得生動形象,讓我在動手實踐的過程中,不斷感受到成功的喜悅。書中大量的實例,覆蓋瞭從簡單的計數器到復雜的數字濾波器,再到高性能的網絡通信接口。每一個實例都經過瞭精心設計,不僅能夠幫助我掌握Verilog HDL的編程技巧,更重要的是,它能夠讓我理解這些設計背後的工程原理和實際應用價值。我特彆喜歡書中關於驗證的章節,作者詳細介紹瞭如何編寫一個完整的Testbench,包括激勵生成、狀態監測、錯誤判斷等。這讓我深刻認識到,驗證是確保硬件設計的正確性的關鍵步驟。通過學習書中的驗證方法,我能夠更有效地發現和修復設計中的bug,大大縮短瞭開發周期。

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《Verilog HDL應用程序設計實例精講》最讓我印象深刻的一點是,它不僅僅是一本技術手冊,更像是一位經驗豐富的導師在娓娓道來。書中蘊含的不僅僅是Verilog HDL的語法和特性,更是作者在多年工程實踐中積纍的寶貴經驗和設計智慧。我記得在學習如何設計一個中斷控製器時,作者詳細地闡述瞭中斷的優先級、響應機製、以及中斷嚮量錶的設計。他通過一個具體的實例,展示瞭如何用Verilog HDL來實現一個高效且靈活的中斷處理係統。這對於理解嵌入式係統中多任務處理和實時響應機製至關重要。書中對於一些“軟”技巧的講解,例如如何提高代碼的可讀性、可維護性,如何進行代碼復用,以及如何與綜閤工具進行有效的交互,都給我留下瞭深刻的印象。這些內容往往是在課堂上學不到的,但卻是工程實踐中不可或缺的。

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坦白說,在尋找一本能夠真正指導我進行實際Verilog HDL應用程序設計的書籍時,我嘗試瞭不少。但《Verilog HDL應用程序設計實例精講》無疑是我最滿意的一本。它並沒有過多地糾纏於Verilog HDL語言本身的細節,而是將重點放在瞭如何“用”Verilog HDL來解決實際問題。書中選擇的實例都非常有代錶性,覆蓋瞭數字電路設計的多個重要領域。我尤其欣賞作者在講解設計流程時的嚴謹性。從需求分析,到頂層設計,再到模塊劃分、編碼、仿真、綜閤,以及最終的硬件實現,每一步都進行瞭詳細的說明和指導。這讓我能夠從一個宏觀的角度去理解整個FPGA項目開發的全貌。書中對於錯誤排查和調試的講解也十分到位,作者分享瞭許多自己總結的經驗,幫助我避免瞭一些常見的陷阱。例如,在描述一個復雜的狀態機時,作者會強調如何進行狀態的歸納和整理,以減少錯誤的可能性,並提供瞭一些實用的調試技巧。

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閱讀《Verilog HDL應用程序設計實例精講》的過程,更像是一場與經驗豐富的工程師進行一對一的深度交流。作者以一種循序漸進、由淺入深的方式,將Verilog HDL的精髓娓娓道來。對於我而言,最棘手的問題往往是如何將高層次的係統需求轉化為低層次的硬件邏輯。而這本書在這方麵提供瞭極大的幫助。它不僅僅教授語法,更重要的是傳遞設計思想。比如,在講解如何設計一個簡單的CPU時,作者詳細闡述瞭指令譯碼、數據通路、寄存器文件、ALU等核心模塊的設計思路,並提供瞭相應的Verilog代碼實現。通過這個實例,我不僅學會瞭如何用Verilog描述微處理器的各個組件,還對CPU的工作原理有瞭更深刻的理解。書中還引入瞭許多高級設計技巧,例如層次化設計、流水綫技術、並行處理等,這些都是提升設計性能的關鍵。作者在講解這些技術時,並沒有生硬地灌輸理論,而是通過具體的例子,展示瞭這些技術的實際應用效果。此外,書中的仿真和驗證部分也做得非常齣色,作者詳細介紹瞭如何編寫Testbench,如何使用各種仿真命令,以及如何分析仿真波形,這讓我能夠有效地檢測和調試我的設計,確保其正確性。

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《Verilog HDL應用程序設計實例精講》給我帶來的最直接的益處,便是極大地提升瞭我進行FPGA項目開發的實踐能力。在學習過程中,我嘗試著跟隨書中的例子,動手進行編碼和仿真。從最初的簡單組閤邏輯,到後麵復雜的接口協議實現,我都能夠得心應手。書中提供的實例代碼質量非常高,可讀性強,並且經過瞭充分的驗證,可以直接應用於實際項目中,或者作為二次開發的基礎。我特彆喜歡書中關於信號完整性和時鍾域交叉處理的章節。這些往往是影響FPGA設計穩定性的關鍵因素,但很多入門書籍對此著墨不多。作者通過幾個具體的實例,生動地展示瞭時鍾域交叉可能帶來的問題,並給齣瞭行之有效的解決方案,例如使用握手信號、FIFO等。這讓我對FPGA設計的魯棒性有瞭更深的認識。此外,書中還對一些常見的FPGA開發工具的使用進行瞭簡要介紹,雖然不是重點,但對於初學者來說,這無疑是一個非常有價值的補充。這本書讓我不再僅僅停留在理論層麵,而是真正地“動手”起來,解決瞭許多我在實際開發中遇到的睏惑。

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這本書在我看來,是Verilog HDL學習者繞不開的一座裏程碑。它以實戰為導嚮,將Verilog HDL語言的強大功能通過一係列精心設計的應用程序實例淋灕盡緻地展現齣來。作者在講解過程中,始終緊扣“應用程序設計”這一核心,而不是停留在對語言特性的羅列。例如,在講解異步FIFO的設計時,作者不僅僅給齣瞭實現代碼,還深入分析瞭指針的讀寫同步問題、格雷碼的使用、以及如何防止寫溢齣和讀空。這些細節的處理,直接關係到FPGA設計的穩定性和可靠性。書中還引入瞭一些關於功耗優化和麵積優化的討論,這對於在資源受限的FPGA器件上進行設計尤為重要。作者通過具體的例子,展示瞭如何通過代碼結構調整、並行度控製等方式,來達到降低功耗和減小芯片麵積的目的。

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《Verilog HDL應用程序設計實例精講》為我打開瞭通往數字邏輯設計新世界的大門。在接觸這本書之前,我對FPGA的認知僅僅停留在“硬件描述語言”這個模糊的概念上。然而,通過本書的學習,我逐漸清晰地認識到,Verilog HDL不僅僅是一種語言,更是一種思維方式,一種將抽象的計算邏輯映射到具體硬件電路的設計哲學。書中大量的實例,從最簡單的門電路到復雜的數字信號處理器,都充分體現瞭這種哲學。作者善於將復雜的概念分解,用清晰的邏輯鏈條將它們串聯起來。例如,在講解流水綫設計時,作者先從串行處理的弊端入手,然後逐步引入流水綫概念,並用一個簡單的算術運算流水綫實例進行演示。這種循序漸進的講解方式,讓我能夠輕鬆地理解並掌握流水綫設計的核心思想,以及其在提升係統吞吐量方麵的巨大作用。而且,書中對代碼的優化和性能提升的討論,也讓我受益匪淺。

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