基於VHDL的FPGA數字係統應用實踐 陳忠平 9787121230059 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳忠平 著

圖書標籤:

• FPGA
• VHDL
• 數字係統設計
• 可編程邏輯器件
• 硬件描述語言
• 實踐應用
• 陳忠平
• 電子工程
• 通信工程
• 數字電路

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121230059

商品編碼：29522212356

包裝：平裝

齣版時間：2014-05-01

基本信息

書名：基於VHDL的FPGA數字係統應用實踐

定價：79.00元

作者：陳忠平

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2014-05-01

ISBN：9787121230059

字數：774000

頁碼：473

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書以VHDL語言為藍本，結閤Quartus II軟件，通過豐富的實例從實驗、實踐、實用的角度，詳細敘述瞭FPGA在數字係統中的應用。

內容提要

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本書以VHDL語言為藍本，結閤Quartus II軟件，通過豐富的實例從實驗、實踐、實用的角度，詳細敘述瞭FPGA在數字係統中的應用。本書共10章，主要內容包括FPGA硬件結構知識、VHDL語言編程基礎、硬件開發工具Quartus II的使用、門電路設計與實現、常用組閤邏輯電路的設計、常用時序邏輯電路與狀態機的設計、FPGA的顯示及鍵盤控製、FPGA在數字係統設計中的應用、FPGA在數字信號處理中的應用、宏功能模塊與SOPC技術的應用。

目錄

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作者介紹

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陳忠平，湖南工程職業技術學院講師，具有豐富的單片機原理、EDA技術、電子技術等課程的教學經驗，著有《基於Proteus的51係列單片機設計與仿真》、《基於項目驅動式的C51單片機程序設計與應用》、《基於Proteus的AVR單片機C語言程序設計與仿真》、《基於Proteus的PIC單片機C語言程序設計與仿真》和《基於Quartus II的FPGA/CPLD設計與應用》等。

文摘

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序言

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《嵌入式係統原理與實踐：基於ARM Cortex-M微控製器》 內容簡介： 本書深入淺齣地介紹瞭嵌入式係統的核心原理、設計流程以及在實際應用中的關鍵技術，特彆聚焦於當前主流的ARM Cortex-M係列微控製器。通過詳實的理論闡述、豐富的實例分析和大量的代碼示例，本書旨在為讀者構建一個紮實的嵌入式係統理論基礎，並提供動手實踐的指導，使其能夠獨立完成從係統構思到軟硬件實現的整個開發過程。 第一部分：嵌入式係統基礎 本部分首先從宏觀角度引入嵌入式係統的概念，闡述其與通用計算機係統的區彆與聯係。我們將探討嵌入式係統的定義、特點、組成部分，以及它們在各個行業中的廣泛應用，例如消費電子、工業控製、汽車電子、醫療設備、物聯網等。隨後，深入剖析嵌入式係統的硬件架構，重點介紹微處理器（CPU）、存儲器（RAM, ROM, Flash）、輸入/輸齣（I/O）接口、定時器、中斷控製器等核心組件的功能和工作原理。 接著，我們將詳細講解嵌入式軟件開發的基礎知識。這包括嵌入式操作係統的作用與分類（如實時操作係統RTOS、裸機開發），以及嵌入式程序設計的語言選擇（C/C++）。我們會重點介紹C語言在嵌入式開發中的重要性，並迴顧其關鍵語法、數據類型、指針、結構體、位操作等特性，為後續章節的深入學習打下堅實基礎。此外，還會討論嵌入式開發工具鏈，包括交叉編譯器、調試器、仿真器以及集成開發環境（IDE）的配置與使用。 第二部分：ARM Cortex-M微控製器體係結構與編程 本部分將聚焦於ARM Cortex-M係列微控製器，作為當前嵌入式領域最受歡迎的微控製器架構之一。我們將詳細介紹ARM Cortex-M的指令集體係結構（ISA），包括Thumb指令集，並講解其在功耗、性能和代碼密度方麵的優勢。深入理解Cortex-M內核的各個功能模塊，如流水綫、寄存器組、存儲器管理單元（MMU）/內存保護單元（MPU）、時鍾係統、復位機製等。 特彆地，我們將重點講解Cortex-M的中斷與異常處理機製。詳細分析中斷嚮量錶、中斷服務程序（ISR）的編寫、中斷優先級、嵌套中斷等概念，以及如何在硬件和軟件層麵有效地管理中斷。這將是實現實時響應和高效係統運作的關鍵。 在編程方麵，我們將以C語言為主要工具，結閤ARM Cortex-M的寄存器級編程和標準庫函數編程，演示如何直接操作硬件。讀者將學習如何配置和使用GPIO（通用輸入輸齣）端口，控製LED閃爍、讀取按鍵輸入等基礎操作。還將深入講解定時器和計數器的應用，包括定時器的模式（如周期模式、單次模式）、分頻器設置，以及如何利用定時器實現延時、脈衝生成和測量等功能。 第三部分：嵌入式通信接口與外設驅動 現代嵌入式係統通常需要與外界進行數據交換，因此掌握各種通信接口和外設驅動的開發至關重要。本部分將詳細介紹幾種常用的嵌入式通信協議和接口，並給齣相應的驅動程序編寫示例。 UART（通用異步收發傳輸器）： 講解UART的工作原理、通信格式（波特率、數據位、停止位、校驗位），以及如何通過UART實現與PC或其他嵌入式設備的數據串行通信。我們將提供配置UART、發送和接收數據的代碼示例。 SPI（串行外設接口）： 介紹SPI的總綫結構（主設備/從設備、MISO/MOSI/SCK/CS）、通信模式（CPOL/CPHA），並演示如何通過SPI接口與外部傳感器、EEPROM等設備進行高速數據傳輸。 I2C（集成電路互聯總綫）： 講解I2C的總綫結構（SDA/SCL）、尋址機製、讀寫操作流程，以及如何利用I2C接口與各種I2C設備（如ADC/DAC、溫濕度傳感器、OLED顯示屏）進行通信。 ADC（模數轉換器）和DAC（數模轉換器）： 介紹ADC和DAC的基本原理、采樣率、分辨率、參考電壓等關鍵參數，並演示如何通過配置ADC和DAC，實現模擬信號的采集和數字信號的輸齣，例如讀取電位器值、控製蜂鳴器音量等。 中斷驅動的I/O操作： 強調利用中斷來優化I/O操作，減少CPU的輪詢負擔，提高係統效率。我們將展示如何結閤中斷，更高效地處理外部事件。 第四部分：實時操作係統（RTOS）在嵌入式係統中的應用 對於功能復雜、任務繁多的嵌入式係統，使用實時操作係統（RTOS）能夠極大地簡化開發，提高係統的可維護性和可靠性。本部分將深入介紹RTOS的核心概念和關鍵技術，並重點介紹一個流行的RTOS（如FreeRTOS）的使用。 我們將詳細講解RTOS中的基本概念，如任務（Task）、任務調度（優先級調度、時間片輪轉）、任務間通信（信號量、互斥鎖、消息隊列、事件標誌組）、中斷服務例程（ISR）與任務的關係、以及內存管理。 通過實際案例，我們將演示如何在ARM Cortex-M平颱上移植和配置RTOS，如何創建和管理多個任務，如何使用RTOS提供的機製實現任務間的同步與通信。例如，我們將設計一個包含傳感器數據采集任務、數據處理任務和通信發送任務的多任務係統，並展示如何用RTOS有效地組織和調度這些任務。 第五部分：嵌入式係統調試與性能優化 在嵌入式係統開發過程中，調試是至關重要的一環。本部分將介紹多種嵌入式係統的調試方法和技巧，包括： 硬件調試： 講解JTAG/SWD接口的工作原理，以及如何使用調試器（如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、Segger J-Link）進行斷點設置、單步執行、查看變量、內存監視等操作。 軟件調試： 介紹printf調試、日誌記錄、示波器輔助調試等方法。 性能分析與優化： 討論如何對嵌入式係統進行性能分析，識彆性能瓶頸，並提齣優化策略。這可能包括代碼優化、算法改進、硬件加速、功耗管理等。 嵌入式係統的功耗管理： 探討低功耗設計技術，如CPU休眠模式、外設時鍾門控、動態電壓頻率調整（DVFS）等，對於延長電池壽命和降低運行成本的重要性。 第六部分：典型嵌入式應用案例分析 為瞭將前麵所學的理論知識融會貫通，本書將提供幾個典型的嵌入式應用案例，詳細剖析其設計思路、硬件選型、軟件架構和實現細節。這些案例將涵蓋不同領域的應用，例如： 智能傢居設備（如溫濕度監測與控製係統）： 結閤傳感器、微控製器和通信模塊，實現環境數據的采集、處理和遠程顯示。 簡單的工業自動化控製器： 利用定時器、中斷和通信接口，實現對電機、傳感器等工業設備的控製和監控。 物聯網終端節點： 演示如何將傳感器數據通過無綫通信模塊（如ESP8266/ESP32）發送到雲平颱。 每個案例都將附帶詳細的設計文檔、原理圖（示意）和關鍵代碼片段，幫助讀者理解實際工程開發中的挑戰與解決方案。 總結： 《嵌入式係統原理與實踐：基於ARM Cortex-M微控製器》是一本集理論深度與實踐指導於一體的著作。通過對ARM Cortex-M微控製器核心技術的全麵講解，以及豐富的案例分析和代碼示例，本書能夠幫助讀者掌握嵌入式係統的設計與開發技能，為成為一名優秀的嵌入式工程師奠定堅實的基礎。無論您是初學者還是有一定基礎的開發者，本書都將是您探索嵌入式係統世界的寶貴參考。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，更像是一次與經驗豐富的工程師進行一對一交流的體驗。它沒有高高在上的理論說教，而是充滿瞭實操性的建議和技巧。我特彆喜歡書中對每一個設計模塊的講解，往往會先介紹這個模塊的功能和設計目標，然後通過VHDL代碼一步步實現，並對代碼中的關鍵部分進行詳細的注釋和解釋。這種“手把手”的教學方式，讓我在學習過程中能夠清晰地理解每一步的意圖。此外，書中似乎還提供瞭如何使用EDA工具進行仿真和綜閤的指導，這一點對於初學者來說是必不可少的。很多時候，代碼寫得再好，如果不懂得如何驗證和部署，也是徒勞。我期待書中能夠展示一些不同類型的FPGA器件上的具體應用，例如在嵌入式係統、數字信號處理、通信接口等領域，通過這些鮮活的案例，來鞏固我所學的知識。我希望通過這本書，我能夠真正掌握FPGA開發的整個生命周期，從需求到設計，再到驗證和調試，都能夠遊刃有餘。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，最先吸引我的就是它實用的導嚮性。我一直對FPGA這個領域充滿興趣，但苦於理論知識的匱乏，總覺得在實際操作上難以入手。這本書的標題“應用實踐”幾個字，恰好擊中瞭我的痛點。它不像一些純理論的書籍，上來就堆砌大量的公式和抽象的概念，而是直接聚焦於如何將VHDL語言應用於FPGA的實際設計中。翻閱目錄，可以看到從基礎的VHDL語法到數字邏輯設計，再到一些典型的FPGA應用實例，這個循序漸進的結構讓我覺得非常安心。我尤其期待書中的那些實戰案例，比如在通信、圖像處理或者其他嵌入式係統中的應用，這些都將是檢驗我學習成果的最好方式。如果書中能夠詳細地講解從需求分析到最終實現的整個流程，並且提供清晰的、可復用的代碼示例，那將是極大的幫助。我希望這本書能夠讓我真正理解FPGA的設計思路，掌握將理論轉化為實際産品的能力，而不是僅僅停留在“會寫VHDL代碼”的層麵。很多時候，理論知識能夠讓我們明白“是什麼”，但實踐纔能教會我們“怎麼做”，這本書的定位顯然更偏嚮於後者，這一點讓我對它充滿瞭期待，也相信它能夠幫助我填補理論與實踐之間的鴻溝。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠係統性講解FPGA數字係統設計的書籍，而這本書恰好填補瞭我的需求。它不僅僅局限於VHDL語言的語法，而是更側重於如何運用VHDL來解決實際的數字係統設計問題。我注意到書中可能涵蓋瞭從簡單的組閤邏輯（combinational logic）到復雜的時序邏輯（sequential logic），再到更高級的IP核（Intellectual Property core）集成等內容。這對我來說非常有吸引力，因為它能夠幫助我構建一個完整的FPGA設計知識體係。我特彆期待書中能夠提供一些關於如何進行設計驗證和調試的指導。在FPGA開發過程中，仿真和調試是必不可少的環節，如果書中能夠提供清晰的步驟和實用的技巧，那將極大地提高我的學習效率。我希望通過這本書，我能夠掌握FPGA設計的基本流程，理解不同的數字模塊如何協同工作，並且能夠獨立完成一些中等規模的FPGA項目。這本書的實用性和係統性，是我選擇它的主要原因。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的第一印象是其內容的深度和廣度都相當可觀。它不僅僅是泛泛而談FPGA的開發，而是深入到瞭VHDL語言本身的細節，以及如何利用這些語言特性去構建復雜的數字係統。我注意到書中對於一些高級VHDL構造，例如進程（process）、並發語句（concurrent statements）、信號（signals）和變量（variables）之間的區彆和適用場景，都有比較細緻的闡述。這對於想要寫齣高效、可綜閤代碼的開發者來說至關重要。更讓我興奮的是，書中似乎還涵蓋瞭FPGA設計中一些常見的問題和挑戰，比如時序約束、綜閤優化、布局布綫等方麵的考量。這些都是在實際項目開發中不可避免會遇到的難點，如果書中能提供切實可行的解決方案和調試技巧，那就太有價值瞭。我希望這本書能夠帶我走齣“寫完代碼就能用”的誤區，讓我理解代碼背後的硬件實現原理，學會如何編寫符閤硬件特性的VHDL，從而設計齣性能更優、功耗更低的FPGA係統。這種從語言到硬件，再到係統設計的全方位講解，是我一直以來所尋求的。

評分☆☆☆☆☆

這是一本非常有價值的參考書，它就像一個寶庫，裏麵充滿瞭關於FPGA設計和VHDL應用的豐富知識。我注意到書中不僅介紹瞭VHDL的基本語法，還深入探討瞭如何利用VHDL進行高效的數字電路設計。它可能還會涉及一些關於狀態機（state machine）的設計、流水綫（pipeline）技術、以及如何處理異步（asynchronous）和同步（synchronous）邏輯等關鍵概念。這些都是構建復雜數字係統的基石。我尤其看重書中關於“最佳實踐”的討論，比如如何編寫易於理解、可維護、並且易於綜閤的代碼。在FPGA開發中，代碼的質量直接影響到最終的性能和功耗，因此，掌握這些“最佳實踐”至關重要。我希望這本書能夠提供一些解決常見設計問題的思路，例如如何避免鎖存器（latch）的産生，如何處理競爭冒險（race condition）等。通過學習這些內容，我希望能提升自己的設計能力，寫齣更健壯、更高效的FPGA代碼。