基于VHDL语言的微机接口电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:442

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出版时间:2010-10

价格:39.50元

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isbn号码:9787302231233

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《数字系统设计与FPGA实现》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字系统设计学习路径，重点聚焦于现代集成电路设计中不可或缺的FPGA（现场可编程门阵列）技术。从基础的数字逻辑原理出发，循序渐进地引导读者掌握复杂的数字系统构建方法。 内容涵盖： 数字逻辑基础回顾： 本章将系统性地梳理二进制、逻辑门、布尔代数、组合逻辑和时序逻辑等核心数字逻辑概念。通过详实的数学推导和直观的图示，帮助读者牢固掌握数字电路的基本构建单元和工作原理。我们将深入探讨诸如触发器（D触发器、JK触发器、T触发器）、寄存器、计数器、多路选择器、译码器、编码器等基础时序和组合逻辑模块的原理、特性和设计方法。 硬件描述语言（HDL）——Verilog入门与精通： 作为现代数字设计的主流语言，Verilog将贯穿本书的始终。本章将从Verilog的基本语法、数据类型、运算符、行为级建模、结构级建模以及数据流建模等基础知识入手，逐步引导读者掌握如何使用Verilog来描述数字电路。我们将重点讲解模块的实例化、参数传递、过程语句（`always`块、`assign`语句）、条件语句 (`if-else`, `case`)、循环语句 (`for`, `while`) 以及生成语句 (`generate`) 的应用。通过丰富的代码示例，读者将学会如何编写高效、可综合的Verilog代码来表达复杂的逻辑功能。 FPGA器件结构与开发流程： 本章将深入剖析FPGA的内部架构，包括CLB（可配置逻辑块）、DSP（数字信号处理）模块、RAM（随机存取存储器）块、时钟管理模块（PLL/MMCM）以及I/O接口等。读者将了解FPGA如何通过配置查找表（LUT）和触发器来实现任意数字逻辑功能。同时，本章将详细介绍基于FPGA的典型开发流程，包括需求分析、HDL设计、仿真验证、综合、实现（布局布线）以及下载与调试等关键环节，并介绍常用的FPGA开发工具链（如Xilinx Vivado、Intel Quartus Prime）。 高级数字系统模块设计： 在掌握了基础和Verilog编程后，本章将带领读者深入学习更复杂的数字系统模块的设计。内容包括： 状态机（FSM）设计： 讲解有限状态机的类型（Mealy型和Moore型）、状态编码、转移逻辑设计以及Verilog实现。通过实例演示，如交通灯控制器、序列检测器等，让读者掌握状态机的设计和优化。 数据通路与控制通路设计： 介绍如何将复杂的数字功能分解为数据通路和控制通路，并分别进行设计。例如，简单的CPU控制器、数据处理流水线等。 接口电路设计： 重点讲解常用的通信接口协议，如UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等，并展示如何使用Verilog实现这些接口模块，使其能够与其他设备进行数据交换。 存储器接口与控制： 介绍SRAM、SDRAM等存储器的基本工作原理和接口时序，以及如何在FPGA上实现对这些存储器的读写控制。 FPGA设计中的关键技术与优化： 为了设计出高性能、低功耗的FPGA系统，本章将探讨一些关键技术和优化策略。包括： 时序分析与约束： 详细讲解时序约束（如时钟周期、输入输出延迟）的重要性，以及如何通过时序分析工具来检查和优化设计的时序性能，避免时序违例。 资源优化： 介绍如何通过代码优化、逻辑综合选项、流水线技术等手段来减少FPGA资源的占用。 功耗优化： 讨论降低FPGA系统功耗的策略，如时钟门控、状态编码优化、选择低功耗IP等。 异步电路设计基础： 简要介绍异步电路的设计概念，以及在某些特殊场景下应用异步电路的优势。 项目实践与案例分析： 本章将通过一系列由浅入深的实际项目来巩固所学知识。例如，一个简单的数字时钟、一个数据采集系统、一个信号发生器等。每个项目都将包含详细的设计思路、Verilog代码实现、仿真波形分析以及在FPGA开发板上的实现过程。通过这些案例，读者将学会如何将理论知识转化为实际可运行的硬件系统。 进阶主题探索： 针对有兴趣深入研究的读者，本章将简要介绍一些更高级的主题，如SoPC（系统级可编程芯片）构建、嵌入式处理器（如NIOS II, MicroBlaze）集成、Verilog-AMS（模拟混合信号）设计简介、硬件加速技术等，为读者未来的学习和研究方向提供指引。 本书语言严谨，结构清晰，配以大量图表和代码示例，适合电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生，以及致力于FPGA设计领域的工程师和爱好者阅读。通过学习本书，读者将能够熟练掌握使用Verilog语言进行数字系统设计，并成功地将设计移植到FPGA硬件上实现。

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《基于VHDL语言的微机接口电路设计》这本书的逻辑结构和内容安排都非常值得称赞，尤其是在“串行接口设计”这一部分。书中详细介绍了各种常见的串行通信协议，例如UART（通用异步收发器）和SPI（串行外设接口），并深入分析了它们的通信原理、帧格式和时序。然后，作者展示了如何使用VHDL语言来设计这些串行接口控制器。我特别着迷于书中关于UART的发送器和接收器的VHDL实现，包括位定时、起始位、数据位、停止位以及校验位的生成和检测。此外，SPI接口的设计也为我提供了宝贵的经验，如何处理主从设备、时钟极性和相位等问题。书中的仿真结果清晰地展示了数据在串行传输过程中的比特流，让我能够直观地验证设计的正确性。

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我对书中“键盘接口设计”的章节印象深刻。键盘接口在人机交互中是不可或缺的一部分。作者首先介绍了键盘矩阵的工作原理，包括行扫描和列读取，以及如何通过软件或硬件来消抖和编码。接着，他详细讲解了如何使用VHDL语言来设计一个完整的键盘接口电路。我特别关注了书中关于状态机的设计，用于处理键盘的扫描、按键检测和编码过程。作者通过VHDL代码清晰地展示了如何实现键的按下、释放以及长按的检测，并将扫描码输出到微处理器。书中的仿真实验也为我提供了宝贵的验证手段，让我能够模拟各种键盘输入场景，确保接口电路的稳定性和可靠性。这本书为我理解如何将物理世界的输入信号转化为数字系统能够处理的信息提供了清晰的路线图。

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这本书在理论与实践相结合方面做得相当出色。我花了几天时间仔细研究了“定时器/计数器接口设计”部分。书中从通用定时器/计数器的基本功能——定时和计数——出发，深入剖析了其工作原理，例如时钟分频、预分频、工作模式（如模式0、模式1、模式2、模式3）等。随后，作者展示了如何利用VHDL语言将这些功能模块化地设计出来。我特别欣赏书中关于如何根据不同的应用需求（例如，生成特定频率的方波、实现精确延时）来配置定时器/计数器VHDL模块的讲解。书中的代码示例非常实用，而且提供了详细的注释，帮助我理解每一行VHDL代码的含义和作用。通过对这些例子的学习，我不仅掌握了定时器/计数器的设计技巧，还对VHDL在时序控制和信号生成方面的应用有了更深的认识。

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《基于VHDL语言的微机接口电路设计》的章节安排非常合理，循序渐进，非常适合我这种有一定数字电路基础但对微机接口和VHDL涉猎不深的学习者。我被“DMA控制器设计”这一章节所吸引。DMA（Direct Memory Access）在现代计算机系统中扮演着至关重要的角色，能够大大提高数据传输效率。书中详细阐述了DMA的工作原理，包括DMA请求、总线控制、地址生成和数据传输等环节。然后，作者利用VHDL语言，将这些复杂的硬件逻辑进行了建模和实现。我特别喜欢书中对于DMA通道的配置和管理部分的讲解，包括地址计数器、长度计数器以及传输模式的选择。通过对这些VHDL代码的深入研究，我不仅理解了DMA控制器的内部工作机制，还学会了如何用VHDL来描述这种高效的数据传输方式。书中提供的仿真实例更是锦上添花，让我能够直观地验证DMA传输的正确性。

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这本书的写作风格严谨而不失生动，对于“存储器接口设计”这一章节，作者并没有仅仅停留在理论层面，而是深入探讨了如何用VHDL实现RAM和ROM的接口。我非常欣赏书中对于存储器时序（如地址建立时间、数据保持时间）的详细解释，以及如何根据这些时序要求来编写VHDL代码，确保数据的正确读写。作者通过构建一个内存控制器模块，演示了如何处理读写使能信号、地址选择以及数据总线的控制。书中的代码示例不仅考虑了基本的读写操作，还涉及了更复杂的同步和异步存储器的接口设计。我尝试将书中关于SRAM接口的代码移植到FPGA上，并用一个简单的微处理器对其进行驱动，验证了数据的读写准确无误。这本书为我理解硬件系统如何与存储器进行高效交互提供了宝贵的实践指导。

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这本书的价值在于它能够将抽象的微机接口概念转化为具体的VHDL代码实现。我花了很长时间来学习“中断控制器设计”的进阶部分，特别是关于向量中断和优先级轮询机制的VHDL实现。作者首先回顾了中断的基本原理，然后深入探讨了如何设计一个能够处理多个中断源，并根据优先级顺序响应中断的控制器。我特别欣赏书中关于中断请求寄存器、中断使能寄存器以及中断向量表的VHDL设计。作者通过状态机的引入，巧妙地解决了中断的优先级管理和嵌套处理问题。书中的代码示例非常详细，并且包含了对不同中断触发方式（如电平触发和边沿触发）的实现。通过对这些复杂设计的学习，我不仅加深了对微处理器中断机制的理解，还掌握了如何用VHDL语言来构建功能强大且高效的中断处理硬件。

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作为一名对微处理器系统和硬件描述语言都充满好奇的学习者，《基于VHDL语言的微机接口电路设计》这本书无疑为我打开了一扇新的大门。我沉浸在“显示器接口设计”的章节中，特别是关于LED点阵显示和LCD字符显示接口的VHDL实现。作者从显示原理入手，详细阐述了驱动显示器的基本时序和数据格式要求。随后，他展示了如何用VHDL语言来控制显示驱动芯片，将数据以正确的时序发送出去。我特别被书中对VHDL状态机在控制显示刷新、扫描和数据传输方面的应用所吸引。通过研究这些代码，我不仅学会了如何将微处理器的数据转化为显示器能够理解的信号，还对VHDL在图形和字符输出控制方面的能力有了深刻的体会。书中的仿真波形展示也让我能够直观地理解数据传输过程中的时序关系。

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这本书的内容深度和广度都超出了我的预期。我花了大量时间研读了关于“中断控制器设计”的章节。作者从微处理器中断机制的产生原因谈起，详细介绍了各种中断类型（硬件中断、软件中断）以及中断响应流程。接着，他通过VHDL语言，一步步构建了一个功能完善的中断控制器。我特别关注了书中关于中断向量表、中断优先级管理以及中断嵌套处理的VHDL实现。作者在解释这些复杂逻辑时，采用了“化繁为简”的方式，先从最基础的逻辑单元入手，再逐步整合，最终形成完整的控制器。书中的仿真测试部分也做得非常细致，提供了详细的仿真波形图和分析，帮助我理解设计思路是否正确。我尝试将书中的中断控制器代码移植到实际的FPGA开发板上进行测试，结果非常令人满意，成功实现了预期的中断功能。这让我对VHDL在微机系统设计中的强大能力有了更深刻的体会。

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刚拿到《基于VHDL语言的微机接口电路设计》这本书，就被它厚重的体量和严谨的排版所吸引。从目录来看，内容涵盖了微机接口的基本原理，VHDL语言的语法和应用，以及具体的接口电路设计实例。我对书中的一个章节——“并行接口的VHDL实现”特别感兴趣。作者从并行接口的工作原理入手，详细讲解了数据输入、输出、控制信号的时序和逻辑关系，然后逐步展示了如何使用VHDL语言将这些逻辑转化为硬件描述。我尤其欣赏书中对不同并行接口标准（如Centronics接口）的剖析，以及如何根据这些标准设计相应的VHDL模块。书中的代码示例清晰明了，注释详细，这对于我这种初学者来说是极大的帮助。通过对这些例子的学习，我不仅理解了并行接口的设计思路，更掌握了VHDL在数字逻辑设计中的实际应用技巧。我期待着后续章节中关于串行接口和更复杂接口的介绍，相信这本书能为我深入理解微机接口和FPGA开发打下坚实的基础。

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我一直对如何将微处理器与外部世界连接感到好奇，而这本书的“通用输入/输出（GPIO）接口设计”章节恰好满足了我的求知欲。作者从GPIO的基本功能——作为通用输入或输出端口——出发，详细解释了如何通过寄存器来配置GPIO的方向（输入/输出）、输出电平以及输入状态的读取。接着，他利用VHDL语言，清晰地展示了如何设计一个能够与微处理器进行通信的GPIO控制器。我特别关注了书中关于数据寄存器、方向寄存器和状态寄存器的VHDL实现，以及它们如何被微处理器的写操作或读操作所控制。书中的代码示例提供了将GPIO作为LED驱动、按钮输入等具体应用的场景，让我能够直观地理解GPIO接口的实际功能。这本书帮助我理解了微处理器与外部硬件设备进行通信的最基础也是最重要的方式。

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这本书内容非常丰富。。CPLD/FPGA作为接口电路的实现讲解非常细致非常吸引人。。VHDL的语法也很详细。。但不适合初学者啊。。

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