VHDL數字電路設計教程 9787121186721 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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巴西佩德羅尼 著

圖書標籤:

• VHDL
• 數字電路設計
• FPGA
• Verilog
• 電子工業齣版社
• 教程
• 數字係統設計
• 硬件描述語言
• 可編程邏輯器件
• 電路設計

店鋪： 花晨月夕圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121186721

商品編碼：29221410495

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名：VHDL數字電路設計教程

定價：35.00元

作者：(巴西)佩德羅尼

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787121186721

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.241kg

編輯推薦

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內容提要

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自從VHDL在1987年成為IEEE標準之後，就因其在電路模型建立、仿真、綜閤等方麵的強大功能而被廣泛用於復雜數字邏輯電路的設計中。本書共分為三個基本組成部分，首先詳細介紹VHDL語言的背景知識、基本語法結構和VHDL代碼的編寫方法；然後介紹VHDL電路單元庫的結構和使用方法，以及如何將新的設計加入到現有的或自己新建立的單元庫中，以便於進行代碼的分割、共享和重用；後介紹CPLD和FPGA的發展曆史、主流廠商提供的開發環境使用方法。本書在結構組織上有獨特之處，例如將並發描述語句、順序描述語句、數據類型與運算操作符和屬性等獨立成章，使讀者更容易清晰準確地掌握這些重要內容。本書注重設計實踐，給齣瞭大量完整設計實例的電路圖、相關基本概念、電路工作原理以及仿真結果，從而將VHDL語法學習和如何采用它進行電路設計有機地結閤在一起。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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VHDL數字電路設計原理與實踐 本書並非“VHDL數字電路設計教程”，而是另一本著眼於VHDL語言在現代數字電路設計中的核心地位，並著重於理論深度與實踐廣度的著作。它將帶領讀者深入探索數字電路設計的本質，理解VHDL語言如何成為描述、仿真和實現復雜數字係統的強大工具。本書旨在為具備一定數字電路基礎的工程師、研究人員以及高年級本科生和研究生提供一條通往精通VHDL數字電路設計的清晰路徑。 核心內容與章節概述： 全書共分為三個主要部分，層層遞進，構建起完整的VHDL數字電路設計知識體係。 第一部分：VHDL語言基礎與數字係統建模 本部分是理解VHDL數字電路設計的基石。我們不僅會介紹VHDL的基本語法和結構，更會深入剖析其在數字係統建模中的獨特優勢。 第一章 VHDL語言概述與發展曆程： 追溯VHDL的起源，理解其設計初衷和標準化曆程。探討VHDL如何從一種硬件描述語言演變為行業標準，以及其在不同設計流程中的作用。 第二章 VHDL基本語法與數據類型： 詳細介紹VHDL中的實體（Entity）、結構（Architecture）、端口（Port）、信號（Signal）、變量（Variable）、常量（Constant）等核心概念。深入講解標準數據類型（如BIT, BOOLEAN, INTEGER, REAL, TIME, CHARACTER, STRING）以及用戶定義類型（如枚舉類型、數組類型、記錄類型），並闡述它們在描述數字信號特性時的關鍵作用。 第三章 VHDL並發語句與進程： 重點講解VHDL的並發執行模型，這是其能夠精確描述硬件並行特性的核心。深入分析`PROCESS`語句，理解其敏感列錶（Sensitivity List）的作用，以及如何利用`WAIT`語句控製仿真時序。對比`SIGNAL`和`VARIABLE`在進程中的賦值行為，以及`IF`、`CASE`、`LOOP`等結構在並發語句中的應用。 第四章 VHDL順序語句與仿真時序： 詳細闡述VHDL中的順序語句，包括賦值語句、條件語句（`IF-THEN-ELSIF-ELSE`）、選擇語句（`CASE`）、循環語句（`LOOP`, `WHILE`, `FOR`）以及`NEXT`和`EXIT`等控製流語句。著重分析這些語句在描述組閤邏輯和時序邏輯中的應用，以及它們如何影響仿真結果的時序。 第五章 VHDL結構化語句與層次化設計： 探討VHDL如何支持模塊化和層次化的設計方法。詳細講解`COMPONENT`聲明、`INSTANTIATION`（實例化）和`CONFIGURATION`（配置）語句，演示如何將大型設計分解為可管理的子模塊，並通過接口進行連接，實現代碼重用和設計復用。 第六章 VHDL運算符與錶達式： 全麵介紹VHDL中的邏輯運算符（`AND`, `OR`, `NOT`, `XOR`, `NAND`, `NOR`）、關係運算符（`=`, `/=`, `<`, `>`, `<=`, `>=`）、加法運算符（`+`, `-`）、乘法運算符（``）、移位運算符（`<<`, `>>`）、連接運算符（`&`）以及算術運算符。深入分析這些運算符在構建復雜的數字邏輯錶達式時的應用。 第七章 VHDL信號賦值與時序行為建模： 重點關注VHDL中信號的賦值方式，包括延遲賦值（`<=`）和慣性延遲（`INERTIAL`）與傳輸延遲（`TRANSMISSION`）的細微差彆。學習如何利用這些機製精確地描述硬件器件的時序特性，如建立時間、保持時間、傳播延遲等。 第八章 VHDL函數與過程： 介紹用戶自定義函數（`FUNCTION`）和過程（`PROCEDURE`）的定義與調用。分析函數和過程在封裝通用邏輯、簡化代碼、提高可讀性和可維護性方麵的作用。討論函數和過程在仿真和綜閤過程中的不同行為。 第二部分：數字電路設計模式與VHDL實現 本部分將理論與實踐相結閤，深入探討常見的數字電路設計模式，並展示如何用VHDL高效地實現它們。 第九章 組閤邏輯電路設計： 深入分析各種組閤邏輯電路的結構和功能，包括編碼器、譯碼器、多路選擇器、加法器、減法器、比較器、奇偶校驗器等。提供清晰的VHDL設計範例，演示如何根據邏輯功能要求，編寫高效的VHDL代碼實現這些電路。 第十章 時序邏輯電路設計： 重點講解時序邏輯電路的基本單元——觸發器（Flip-Flops）和寄存器（Registers）的設計。分析D觸發器、JK觸發器、T觸發器等不同類型的觸發器，並學習如何利用VHDL實現帶或不帶同步/異步復位/置位的寄存器。 第十一章 有限狀態機（FSM）設計： 詳細闡述有限狀態機的原理，包括狀態編碼、狀態轉移和輸齣邏輯。深入講解Mealy型和Moore型狀態機的區彆，以及如何采用不同的VHDL編碼風格（如三段式、兩段式）來實現狀態機。 第十二章 同步/異步復位與時鍾使能： 探討在數字係統中同步和異步復位的重要性，以及如何用VHDL實現。講解時鍾使能（Clock Enable）信號的作用，以及如何將其應用於寄存器和計數器，實現對數據更新的控製。 第十三章 計數器與移位寄存器設計： 介紹各種類型的計數器，如加法計數器、減法計數器、可預置計數器、可置數計數器等。講解移位寄存器的原理，包括串入串齣、串入並齣、並入串齣、並入並齣等模式。提供多種VHDL實現方式，並分析其效率和適用性。 第十四章 存儲器（RAM/ROM）接口設計： 講解RAM（隨機存取存儲器）和ROM（隻讀存儲器）的基本原理和接口規範。學習如何用VHDL描述RAM和ROM的讀寫操作，以及如何將其集成到更大的係統中。 第十五章 接口電路設計： 關注常用的數字接口技術，如SPI（串行外設接口）、I2C（集成電路總綫）等。演示如何用VHDL設計這些接口的控製器，實現與外部設備的數據通信。 第十六章 信號處理與濾波器設計： 介紹數字信號處理（DSP）的基本概念，如采樣、量化、量化噪聲等。學習如何用VHDL實現簡單的數字濾波器，如FIR（有限脈衝響應）濾波器和IIR（無限脈衝響應）濾波器，並理解其在實際應用中的意義。 第三部分：高級VHDL設計技術與驗證 本部分將帶領讀者深入到更高級的VHDL應用層麵，包括設計優化、形式驗證以及係統級設計。 第十七章 VHDL代碼優化與綜閤： 探討VHDL代碼的結構和寫法如何影響綜閤工具的輸齣。學習如何編寫易於綜閤的VHDL代碼，避免綜閤陷阱，以及如何利用綜閤工具的選項進行性能和麵積的優化。 第十八章 仿真驗證技術： 強調驗證在數字電路設計中的極端重要性。深入講解測試平颱（Testbench）的設計原理，以及如何利用VHDL編寫高效的測試嚮量，全麵覆蓋各種設計場景。介紹仿真器的工作流程和常用命令。 第十九章 形式驗證與等價性檢查： 介紹形式驗證的概念，理解其與仿真驗證的區彆和互補性。講解形式驗證在保證設計正確性和安全性方麵的作用，並介紹常用的形式驗證技術，如屬性規約語言（PSL）和邏輯模型檢查（LMC）。 第二十章 FPGA/CPLD 目標平颱的VHDL設計： 講解VHDL代碼如何映射到FPGA（現場可編程門陣列）和CPLD（復雜可編程邏輯器件）等硬件平颱。介紹目標平颱的設計流程，包括綜閤、布局布綫、時序分析等關鍵步驟。 第二十一章 高級VHDL結構與IP核復用： 探索一些高級的VHDL結構，如`ATTRIBUTES`（屬性）、`RECORDS`（記錄類型）的深度應用，以及`GENERICS`（泛型）在參數化設計中的作用。討論如何有效地復用IP核（Intellectual Property Core）來加速設計進程。 第二十二章 VHDL在SoC（片上係統）設計中的應用： 介紹SoC設計的理念和挑戰。探討VHDL在構建復雜的SoC係統中的作用，包括處理總綫接口、多核處理器通信以及片上外設的設計。 第二十三章 VHDL設計中的低功耗技術： 隨著功耗在現代電子係統中的重要性日益增加，本書將探討如何在VHDL設計中引入低功耗策略，例如時鍾門控（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）以及低功耗狀態機的設計。 本書特色： 理論深度與實踐廣度並重： 既深入講解VHDL語言的內在機製，又提供大量針對實際數字電路設計的工程範例。 循序漸進的學習路徑： 從基礎語法到高級應用，層層遞進，確保讀者能夠穩步提升。 豐富的代碼示例： 每個章節都配有精心設計的VHDL代碼示例，並附有詳細的解釋，幫助讀者理解設計思路。 強調驗證與優化： 突齣驗證在數字設計中的重要性，並教授有效的代碼優化和綜閤策略。 麵嚮實際應用： 緊密結閤當前數字電路設計領域的熱點和難點，為讀者解決實際工程問題提供指導。 通過係統學習本書，讀者將能夠熟練掌握VHDL語言，理解其在數字電路設計中的核心作用，並能夠獨立完成復雜數字係統的設計、仿真和實現，為從事FPGA/ASIC設計、嵌入式係統開發以及相關領域的工程師和研究人員打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有一定FPGA開發經驗的工程師，我一直在尋找一本能夠幫助我鞏固和深化VHDL知識的書籍。市麵上VHDL的教材很多，但很多要麼過於理論化，要麼過於淺顯。我希望這本書能夠提供更深入的講解，尤其是在一些關鍵的設計技巧和優化方法上。例如，關於綜閤（synthesis）和仿真（simulation）的深入討論，以及如何編寫可綜閤（synthesizable）的VHDL代碼，這是一個非常重要的環節。如果這本書能夠提供一些關於代碼風格、模塊化設計、以及性能優化的指導，比如如何減少邏輯門數量、如何提高時序收斂速度等，那就對我非常有價值。另外，我還希望書中能夠包含一些更復雜的數字係統設計實例，比如微處理器、內存控製器、或者通信接口等，並通過VHDL來實現它們。通過學習這些實際的例子，我不僅可以理解VHDL的應用，還能學習到係統級的思考方式和設計流程。如果這本書還能涉及到一些調試技巧和性能分析的方法，那就更完美瞭。我希望它不僅僅是一本語言教程，更是一本實用的設計指南。

評分☆☆☆☆☆

我是一名計算機科學專業的學生，對硬件和底層開發有著濃厚的興趣。在學習過程中，我瞭解到VHDL在嵌入式係統和專用集成電路（ASIC）設計中的重要地位。因此，我一直在尋找一本能夠係統介紹VHDL的教材。《VHDL數字電路設計教程》的齣現，讓我眼前一亮。我非常看重書籍的結構和講解的循序漸進性。我希望它能夠從最基本的邏輯門開始，一步一步地介紹VHDL的語法和結構，然後逐步過渡到更復雜的數字電路，如加法器、寄存器、計數器等。而且，我希望書中能提供大量的代碼示例，並且這些示例都經過實際的仿真和驗證，能夠直接運行。此外，對於初學者來說，理解不同VHDL語句的含義和它們在硬件實現上的對應關係至關重要。如果書中能夠清晰地解釋這一點，例如，`process`語句在硬件上是如何實現的，`signal`和`variable`有什麼區彆等等，那將對我非常有幫助。我非常期待這本書能夠幫助我建立起堅實的VHDL基礎，為我未來在硬件設計領域的深入學習打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我一直對數字電路設計充滿興趣，尤其是VHDL這種強大的硬件描述語言。在網上搜尋相關教程時，偶然看到瞭這本《VHDL數字電路設計教程》。雖然我還沒有機會深入閱讀，但從目錄和一些試讀章節來看，它似乎能很好地滿足我對VHDL學習的需求。我特彆看重的是教程的係統性和實用性。很多人學VHDL往往停留在語法層麵，真正能夠將其應用到實際的FPGA項目中就會遇到很多障礙。這本書如果能夠從基礎概念講起，逐步深入到復雜的數字電路設計，並提供豐富的實例，那麼對於初學者來說無疑是一個極大的福音。我期待它能講解清楚VHDL的各個組成部分，比如實體、結構體、進程、信號、變量等，以及如何有效地利用這些元素來描述不同的數字邏輯功能。例如，對於時序邏輯的設計，如何正確地使用時鍾信號和復位信號，如何避免競爭冒險等問題，如果教程能夠詳細解答，那就太棒瞭。而且，如果它還能涉及一些高級的主題，比如狀態機的設計、IP核的調用、或者與EDA工具（如Vivado, Quartus）的配閤使用，那這本書的價值將大大提升。總之，我對這本書的期望很高，希望它能帶領我真正掌握VHDL，並能夠獨立完成一些有趣的數字電路設計項目。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對電子工程領域充滿熱情的研究生。在進行一些實驗和項目時，我發現掌握一門強大的硬件描述語言至關重要，而VHDL無疑是其中的佼佼者。《VHDL數字電路設計教程》吸引我的地方在於它的專業性和深度。我希望這本書能夠涵蓋VHDL的許多高級特性，例如並發語句、層次化設計、生成語句（generate statements）的使用，以及如何進行有效的測試平颱（testbench）設計。對於復雜的數字係統，如流水綫結構、緩存機製、或者總綫接口，如果書中能夠提供VHDL的實現方法和設計思路，那將極大地開闊我的視野。我尤其看重書籍在設計原理和綜閤優化方麵的講解。例如，如何根據時序約束編寫高效的代碼，如何避免綜閤工具産生不期望的邏輯，以及如何對代碼進行性能分析和調試。如果書中能夠提供一些關於FPGA架構的介紹，以及VHDL代碼如何映射到FPGA器件上的原理，那將是錦上添花。這本書如果能成為我深入研究數字係統設計的有力助手，我將非常滿意。

評分☆☆☆☆☆

作為一名軟件開發人員，我對於如何將軟件思維轉化為硬件語言感到好奇。VHDL作為一種重要的硬件描述語言，吸引瞭我。我希望這本書能夠以一種更加直觀和易於理解的方式來介紹VHDL。如果它能夠將一些抽象的概念，比如時序邏輯、並行處理等，用類比或者圖形化的方式來解釋，我相信會大大降低學習門檻。我特彆希望書中能夠包含一些實際的應用場景，例如，如何用VHDL來實現一個簡單的微控製器，或者如何設計一個用於信號處理的硬件模塊。通過這些具體的例子，我不僅可以學習VHDL的語法，還能理解它在解決實際問題中的作用。如果書中還能提及一些關於VHDL設計流程的介紹，比如從需求分析到代碼編寫，再到仿真和硬件實現的全過程，那對我這樣的跨領域學習者來說將非常有價值。我對這本書的期望是，它能夠幫助我快速掌握VHDL的核心概念，並能夠理解如何用VHDL來構建功能性的數字電路。