【虎彩 按需出版】设计与验证——Verilog HDL 人民邮电出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 设计与验证

店铺： 虎彩图书POD店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：7115150419

商品编码：10153159460

 

本书以实例讲解的方式对HDL语言的设计方法进行介绍。全书共分9章，第1章至第3章主要介绍了Verilog HDL语言的基本概念、设计流程、语法及建模方式等内容；第4章至第6章主要讨论如何合理地使用Verilog HDL语言描述高性能的可综合电路；第7章和第8章重点介绍了如何编写测试激励以及Verilog的仿真原理；第9章展望HDL语言的发展趋势。
本书不配光盘
本书围绕设计和验证两大主题展开讨论，内容丰富，实用性强，可作为高等院校通信工程、电子工程、计算机、微电子和半导体等相关专业的教材，也可作为硬件工程师和IC工程师的参考书。

第1章 HDL设计方法简介 1
1.1 设计方法的变迁 1
1.2 Verilog语言的特点 2
1.2.1 Verilog的由来 2
1.2.2 HDL与原理图 2
1.2.3 Verilog和 VHDL 3
1.2.4 Verilog和C语言 4
1.3 HDL的设计与验证流程 5
1.4 问题与思考 7

第2章 Verilog语言基础 9
2.1 Top-Down和Bottom-Up 9
2.2 Verilog的3种描述方法 10
2.2.1 实例 10
2.2.2 3种描述方法 13
2.3 基本词法 14
2.4 模块和端口 15
2.5 编译指令 16
2.6 逻辑值与常量 17
2.6.1 逻辑值 17
2.6.2 常量 18
2.7 变量类型 19
2.7.1 线网类型 19
2.7.2 寄存器类型 19
2.7.3 变量的物理含义 20
2.7.4 驱动和赋值 20
2.8 参数 22
2.9 Verilog中的并发与顺序 22
2.10 操作数、操作符和表达式 23
2.10.1 操作符 23
2.10.2 二进制数值 26
2.10.3 操作数 26
2.11 系统任务和系统函数 28
2.11.1 显示任务 28
2.11.2 文件输入/输出任务 28
2.11.3 其他系统任务和系统函数 29
2.12 小结 29
2.13 问题与思考 29

第3章 描述方式和设计层次 31
3.1 描述方式 31
3.2 数据流描述 31
3.2.1 数据流 31
3.2.2 连续赋值语句 31
3.2.3 延时 33
3.2.4 多驱动源线网 34
3.3 行为描述 36
3.3.1 行为描述的语句格式 36
3.3.2 过程赋值语句 40
3.3.3 语句组 43
3.3.4 高级编程语句 44
3.4 结构化描述 50
3.4.1 实例化模块的方法 52
3.4.2 参数化模块 53
3.5 设计层次 57
3.5.1 系统级和行为级 57
3.5.2 RTL级 59
3.5.3 门级 60
3.5.4 晶体管级 60
3.5.5 混合描述 60
3.6 实例：CRC计算与校验电路 60
3.6.1 CRC10校验，行为级 61
3.6.2 CRC10计算电路，RTL级 62
3.7 小结 64
3.8 问题与思考 64

第4章 RTL概念与RTL级建模 65
4.1 RTL与综合的概念 65
4.2 RTL级设计的基本要素和步骤 65
4.3 常用的RTL级建模 67
4.3.1 阻塞赋值、非阻塞赋值和连续赋值 67
4.3.2 寄存器电路建模 68
4.3.3 组合逻辑建模 70
4.3.4 双向端口与三态信号建模 72
4.3.5 Mux建模 73
4.3.6 存储器建模 74
4.3.7 简单的时钟分频电路 75
4.3.8 串并转换建模 77
4.3.9 同步复位和异步复位 77
4.3.10 使用case和if...else语句建模 81
4.3.11 可综合的Verilog语法子集 87
4.4 设计实例：CPU读写PLD寄存器接口 87
4.5 小结 92
4.6 问题与思考 92

第5章 RTL设计与编码指导 93
5.1 一般性指导原则 93
5.1.1 面积和速度的平衡与互换原则 94
5.1.2 硬件原则 103
5.1.3 系统原则 105
5.2 同步设计原则和多时钟处理 107
5.2.1 同步设计原则 107
5.2.2 亚稳态 109
5.2.3 异步时钟域数据同步 111
5.3 代码风格 113
5.3.1 代码风格的分类 113
5.3.2 代码风格的重要性 113
5.4 结构层次设计和模块划分 114
5.4.1 结构层次化编码(Hierarchical Coding) 114
5.4.2 模块划分的技巧(Design Partitioning) 115
5.5 组合逻辑的注意事项 116
5.5.1 always组合逻辑信号敏感表 116
5.5.2 组合逻辑反馈环路 117
5.5.3 脉冲产生器 118
5.5.4 慎用锁存器(Latch) 119
5.6 时钟设计的注意事项 120
5.6.1 内部逻辑产生的时钟 120
5.6.2 Ripple Counter 121
5.6.3 时钟选择 121
5.6.4 门控时钟 121
5.6.5 时钟同步使能端 122
5.7 RTL代码优化技巧 123
5.7.1 使用Pipelining技术优化时序 123
5.7.2 模块复用与资源共享 123
5.7.3 逻辑复制 125
5.7.4 香农扩展运算 127
5.8 小结 129
5.9 问题与思考 130

第6章 如何写好状态机 131
6.1 状态机的基本概念 131
6.1.1 状态机是一种思想方法 131
6.1.2 状态机的基本要素及分类 133
6.1.3 状态机的基本描述方式 133
6.2 如何写好状态机 134
6.2.1 评判FSM的标准 134
6.2.2 RTL级状态机描述常用的语法 135
6.2.3 推荐的状态机描述方法 138
6.2.4 状态机设计的其他技巧 151
6.3 使用Synplify Pro分析FSM 154
6.4 小结 157
6.5 问题与思考 157

第7章 逻辑验证与Testbench编写 159
7.1 概述 159
7.1.1 仿真和验证 159
7.1.2 什么是Testbench 160
7.2 建立Testbench，仿真设计 161
7.2.1 编写仿真激励 162
7.2.2 搭建仿真环境 172
7.2.3 确认仿真结果 173
7.2.4 编写Testbench时需要注意的问题 175
7.3 实例：CPU接口仿真 177
7.3.1 设计简介 177
7.3.2 一种Testbench 178
7.3.3 另外一种Testbench 182
7.4 结构化Testbench 183
7.4.1 任务和函数 184
7.4.2 总线功能模型(BFM) 184
7.4.3 测试套具(Harness) 185
7.4.4 测试用例(Testcase) 185
7.4.5 结构化Testbench 186
7.5 实例：结构化Testbench的编写 188
7.5.1 单顶层Testbench 188
7.5.2 多顶层Testbench 191
7.6 扩展Verilog的高层建模能力 192
7.7 小结 193
7.8 问题与思考 193

第8章 Verilog语义和仿真原理 195
8.1 从一个问题说起 195
8.2 电路与仿真 196
8.2.1 电路是并行的 196
8.2.2 Verilog是并行语言 197
8.2.3 Verilog仿真语义 197
8.3 仿真原理 198
8.3.1 Verilog的仿真过程 198
8.3.2 仿真时间 202
8.3.3 事件驱动 203
8.3.4 进程 203
8.3.5 调度 204
8.3.6 时序控制(Timing Control) 205
8.3.7 进程、事件和仿真时间的关系 205
8.3.8 Verilog语言的不确定性 205
8.4 分层事件队列与仿真参考模型 206
8.4.1 分层事件队列 206
8.4.2 仿真参考模型 206
8.5 时序模型与延时 207
8.5.1 仿真模型(Simulation Model) 207
8.5.2 时序模型(Timing Model) 208
8.5.3 案例分析 208
8.5.4 在Verilog语言中增加延时 210
8.6 再谈阻塞与非阻塞赋值 213
8.6.1 本质 213
8.6.2 案例分析 216
8.7 如何提高代码的仿真效率 219
8.8 防止仿真和综合结果不一致 219
8.9 小结 220
8.10 问题与思考 220

第9章 设计与验证语言的发展趋势 221
9.1 设计与验证语言的发展历程 221
9.1.1 HDL语言 221
9.1.2 C/C++和私有的验证语言 222
9.1.3 Accellera和IEEE的标准化工作 222
9.2 硬件设计语言的发展现状和走向 223
9.2.1 HDL的竞争 223
9.2.2 一些尝试 223
9.2.3 下一代的Verilog语言 223
9.2.4 SystemC 224
9.3 验证语言的发展现状和走向 225
9.3.1 验证方法 225
9.3.2 HVL标准化进程 225
9.3.3 HVL的新需求 226
9.4 总结和展望 226
9.5 小结 226
9.6 问题与思考 226

附录 Verilog关键字列表 227

 

《虎彩 按需出版》设计与验证——Verilog HDL 引言 在信息技术飞速发展的今天，硬件设计与验证作为数字集成电路设计的核心环节，其重要性不言而喻。Verilog HDL作为业界广泛应用的硬件描述语言，更是成为数字逻辑设计、仿真和综合的基石。本书旨在为读者提供一套系统、深入的Verilog HDL设计与验证理论和实践知识，帮助读者掌握从概念到实现的全过程，培养严谨的设计思维和高效的验证能力。 本书特色 本书充分结合按需出版的灵活性与虎彩印刷的精湛工艺，力求为读者呈现一本高质量、高实用性的技术专著。内容上，我们精心梳理了Verilog HDL的语法结构、设计理念、验证方法以及在实际工程中的应用。在结构上，本书遵循由浅入深、循序渐进的原则，力求使不同层次的读者都能从中获益。 内容概要 第一部分：Verilog HDL基础与设计入门 Verilog HDL语言概述 硬件描述语言（HDL）的地位与作用 Verilog HDL的产生背景与发展历程 Verilog HDL的语法结构与核心概念 Verilog HDL的仿真模型与仿真流程 Verilog HDL基本语法 模块（module）、端口（port）、信号（signal） 数据类型（reg, wire, integer, time等） 运算符（算术、逻辑、关系、位运算符等） 参数（parameter）和局部参数（localparam） 赋值语句（阻塞与非阻塞赋值） 条件语句（if-else, case） 循环语句（for, while, repeat） 生成语句（generate-for, generate-if） Verilog HDL建模技术 行为级建模（Behavioral Modeling）：描述电路的功能行为，适用于高层抽象和功能验证。 数据流建模（Dataflow Modeling）：描述数据在寄存器之间流动，适用于组合逻辑和时序逻辑的描述。 结构级建模（Structural Modeling）：描述电路的实际硬件结构，通过实例化低层模块来构建高层模块。 混合建模：结合以上建模方式，提高设计效率和表达能力。 组合逻辑设计 组合逻辑的基本原理与特点 使用Verilog HDL描述组合逻辑电路（如多路选择器、译码器、加法器、减法器、乘法器等） 组合逻辑的同步与异步问题 竞争与冒险现象的分析与规避 时序逻辑设计 时序逻辑的基本原理与特点 触发器（Flip-Flop）与锁存器（Latch）的Verilog HDL描述 寄存器（Register）的设计 计数器（Counter）的设计（同步/异步、加/减、模N计数器） 有限状态机（FSM）的设计（Moore型、Mealy型） 时序逻辑的同步化设计原则 常见数字电路模块设计实践 移位寄存器（Shift Register） 内存（Memory）建模 握手协议（Handshake Protocol） 脉冲生成器（Pulse Generator） FIFO（First-In First-Out） 第二部分：Verilog HDL验证方法与实践 验证的重要性与流程 为什么需要验证？ 验证的生命周期与流程（规划、设计、执行、报告） 验证与仿真的区别 验证环境构建 测试平台（Testbench）的概念与作用 激励生成（Stimulus Generation） 响应检查（Response Checking） 仿真控制（Simulation Control） 面向验证的Verilog HDL设计（DFT） 可测试性设计（Design for Testability）的基本原则 在设计中考虑可测试性，便于后续验证 功能覆盖率（Functional Coverage） 覆盖率的概念与重要性 如何定义和收集功能覆盖率 使用Verilog HDL实现简单的覆盖率收集 断言（Assertions） SVA（SystemVerilog Assertions）简介（提及，但侧重Verilog自身能力） 使用Verilog HDL中的`if`、`case`等语句实现基本的检查功能，作为断言的早期形式 常用的验证技术 定向测试（Directed Testing） 随机测试（Random Testing） 覆盖驱动验证（Coverage-Driven Verification, CDV） 调试技术 波形查看与信号分析 使用Verilog HDL的`$display`、`$monitor`等系统任务进行调试 代码审查与逻辑分析 覆盖率驱动的仿真验证实例 以一个简单的模块为例，演示如何构建测试平台，编写激励，设置检查点，并进行覆盖率统计。 第三部分：Verilog HDL在实际工程中的应用与进阶 FPGA与ASIC设计流程 FPGA设计流程概览 ASIC设计流程概览 Verilog HDL在不同设计流程中的作用 综合（Synthesis） 综合的概念与目标 综合工具的基本原理 综合约束（Constraints）的重要性 编写可综合的Verilog HDL代码（Coding Guidelines for Synthesis） 时序分析（Timing Analysis） 时序违例（Timing Violations）的概念 建立时间（Setup Time）与保持时间（Hold Time） 时钟（Clock）与时钟域（Clock Domain） 跨时钟域（Clock Domain Crossing, CDC）信号处理 低功耗设计（Low Power Design） 低功耗设计的挑战与策略 Verilog HDL在低功耗设计中的实现（如时钟门控、电源门控等） 高级Verilog HDL特性 任务（Tasks）与函数（Functions） 事件（Events） 过程（Procedural Blocks） 系统函数（System Functions） Verilog HDL与SystemVerilog的对比（简要提及） SystemVerilog作为Verilog的超集，提供了更强大的验证功能，如类（classes）、约束随机（constrained random）、接口（interfaces）等。 总结 本书力求在Verilog HDL的设计与验证领域提供一个全面而实用的指导。通过理论讲解与实例分析相结合的方式，帮助读者建立扎实的Verilog HDL基础，掌握高效的验证方法，并为读者在实际的FPGA或ASIC开发中打下坚实的基础。希望本书能成为您在数字硬件设计道路上的良师益友。

评分☆☆☆☆☆

我之前在项目中使用Verilog HDL进行数字电路设计，但常常会遇到一些难以调试的问题，尤其是涉及到复杂的时序逻辑或者状态机设计时。很多时候，自己写出的代码，虽然编译通过了，但仿真结果却和预期大相径庭，找出错误的原因却非常耗时耗力。这本书的副标题“设计与验证”，恰恰击中了我的痛点。“验证”在数字设计的过程中，重要性不言而喻，甚至可以说，一个优秀的验证工程师，其作用不亚于一个优秀的设计工程师。我希望这本书能够提供一些系统性的验证方法论，例如如何编写有效的testbench，如何运用断言（assertion）来检查设计的正确性，以及一些常见的验证技巧和陷阱。我也希望它能够结合Verilog HDL的特性，讲解如何针对具体的设计模块，制定有效的验证计划。如果书中能够包含一些实际的、具有代表性的设计案例，并且详细地展示其验证过程，那对我来说将是极大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，首先吸引我的是它的“按需出版”模式。在信息爆炸的时代，能够提供更精准、更个性化知识服务的出版方式，我觉得非常有价值。我一直关注着半导体设计领域的发展，Verilog HDL 作为其核心语言，其重要性不言而喻。“设计与验证”更是数字芯片成功的基础。我希望这本书能够不仅仅停留在Verilog HDL的语法层面，更能深入探讨如何在实际的项目中，运用Verilog HDL进行高效、优雅的设计。例如，如何根据不同的设计需求，选择合适的RTL设计风格；如何利用Verilog HDL的特性，实现高性能、低功耗的电路；以及如何在设计过程中，就融入验证的思维，编写易于验证的代码。我也非常期待书中能够讲解一些高级的验证方法，例如覆盖率分析、形式验证等，这些都是在复杂的芯片项目中不可或缺的。

评分☆☆☆☆☆

这本书封面上的“虎彩”两个字，我第一眼觉得挺有力量感的，联想到虎的威猛和色彩的鲜明，可能意味着这本书在内容上也同样充满“力量”和“亮点”。“按需出版”这个模式，我觉得非常符合当下快速发展的技术节奏。很多经典的技术知识，可能并不需要大规模的印刷，但对于特定领域的研究者和从业者来说，却是不可或缺的。这本书聚焦于“Verilog HDL”和“设计与验证”，这正是当前数字 IC 设计领域的核心技术。我希望这本书能够超越简单的语法介绍，而是深入探讨 Verilog HDL 在实际项目中的应用。例如，如何利用 Verilog HDL 进行高效的 RTL 设计，如何处理复杂的时序约束，以及如何进行覆盖率驱动的验证。我更期待的是，书中能够提供一些来自工业界的一手经验和最佳实践，帮助读者少走弯路，快速提升设计和验证的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，那个“虎彩 按需出版”的logo，我第一眼就觉得挺有意思的。我平时接触到的技术书籍，大多是规规矩矩的，要么就是那种非常“学术”的排版。但这个封面，色彩运用得大胆，字体的选择也比较活泼，虽然是技术书，却不显得沉闷。封底的信息也比较清晰，出版社是人民邮电出版社，这点还是挺让人放心的，毕竟他们出版过不少高质量的技术图书。我之所以对这本书感兴趣，主要还是看中了“Verilog HDL”这个关键词，我目前在做FPGA开发，Verilog是绕不开的语言，但感觉自己在理论和实践之间总是隔着一层窗户纸，希望能通过这本书找到一些突破。而且“设计与验证”这个副标题，也正是我目前最需要加强的环节。我一直觉得，光会写代码是不够的，如何有效地进行设计和验证，才是衡量一个工程师水平的重要标准。所以，这本书的定位，可以说正中我的“靶心”。虽然我还没来得及细看内容，但仅仅从封面和书名传递出的信息，我就已经充满了期待。我希望它能给我带来一些新的启发，帮我解决在实际项目中遇到的难题。

评分☆☆☆☆☆

我平时喜欢阅读一些与硬件设计相关的书籍，尤其是那些能够提供实践指导和深度思考的作品。“虎彩 按需出版”这个标识，让我觉得这本书可能在内容上会更加聚焦和深入，而非大而全的泛泛而谈。Verilog HDL 是我进行 FPGA 开发时不可或缺的工具，但总感觉自己在设计和验证的结合上还不够熟练。这本书的书名“设计与验证”正是我的迫切需求。我希望它能够清晰地阐述Verilog HDL在实际设计流程中的各个环节，并详细介绍如何构建有效的验证平台。从简单的测试向量到复杂的覆盖率驱动验证，我都希望能有所了解。我也期待书中能够包含一些行业内的最佳实践，例如代码风格、模块化设计原则，以及如何处理常见的时序问题。如果能结合一些实际的芯片设计案例，那将是极大的福音。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，最先注意到的是它的纸张质量。现在很多图书，为了降低成本，纸张都比较薄，甚至有点半透明，翻页的时候容易蹭到油墨。但这本书的纸张，摸上去手感厚实，颜色也比较柔和，不会反光，长时间阅读眼睛不容易疲劳。这对于我这种需要经常查阅技术资料的人来说，是相当重要的一个细节。书的装帧也很牢固，打开的时候感觉很扎实，不像有些书，翻几下书脊就快散架了。封面的设计，虽然我前面提过，但再细看，其实是有它的巧思的。“虎彩”这个名字，我猜测可能和印刷的工艺有关，但具体是怎样的，我还没深入了解。不过，它给人的感觉就是一种“品质感”。“按需出版”这个概念，我也挺感兴趣的。感觉这种出版方式，能让一些更专业、更细分的领域的技术书籍，有机会被更多需要的人看到。以前很多好书，可能因为发行量的问题，不容易买到，或者价格很高。按需出版，或许能解决这个问题，让知识的传播更加便捷和高效。

评分☆☆☆☆☆

我喜欢收藏一些设计类和技术类的书籍，尤其是那些能够启发思维、提供全新视角的作品。这本书的封面设计，虽然简单，但“虎彩 按需出版”这几个字，给我一种“匠心独运”的感觉。我一直认为，好的技术书籍，不仅要有扎实的理论内容，还要有精美的排版和设计，让阅读成为一种享受。书名中提到了“Verilog HDL”和“设计与验证”，这恰好是我近期非常关注的领域。Verilog HDL 作为数字电路设计的基石，其学习和应用的重要性不言而喻。而“设计与验证”则更是检验一个工程师功底的关键。我希望这本书能够系统地介绍 Verilog HDL 的设计理念，包括如何进行模块化设计、如何优化代码、如何处理时序问题等等。同时，我也非常期待书中能够讲解如何构建有效的验证环境，如何编写高效的 testbench，以及如何运用各种验证技术来确保设计的正确性和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对技术细节非常看重的人，当我看到这本书的书名【虎彩 按需出版】设计与验证——Verilog HDL 人民邮电出版社 时，立刻引起了我的兴趣。首先，“虎彩”这个名字给我一种独特感，“按需出版”则暗示了其内容可能更加精炼和有针对性。“Verilog HDL”是我的核心工作语言，“设计与验证”则是衡量一个工程师能力的关键。我希望这本书能够深入讲解Verilog HDL的精髓，而不仅仅是罗列语法。例如，如何构建可重用、可维护的 RTL 代码，如何理解并解决时序问题，以及如何运用Verilog HDL实现各种复杂的逻辑功能。更重要的是，我非常期待书中能有关于“验证”的详尽论述。如何设计高效的 testbench，如何进行功能覆盖率和时序覆盖率的分析，如何运用 assertion 来捕捉潜在的设计错误，这些都是我希望在这本书中找到答案的。我希望它能为我提供一套系统性的方法论，让我能够更自信地进行数字逻辑的设计与验证工作。

评分☆☆☆☆☆

我对“虎彩 按需出版”这种模式感到好奇，它似乎暗示着一种更灵活、更个性化的出版理念。我个人一直觉得，技术书籍的更新换代非常快，尤其是在电子技术领域。如果能够通过按需出版，及时地将最新的技术发展和实践经验收录进来，那么对于读者来说，无疑是能够获得更具时效性的知识。这本书的书名中明确了“Verilog HDL”和“设计与验证”，这是我目前工作和学习的重点。我渴望能找到一本能够系统地梳理Verilog HDL在实际设计流程中的应用，并且强调验证的重要性。我希望能从这本书中学习到如何构建一个完整的数字逻辑设计项目，从需求分析、架构设计、模块划分，到代码实现、仿真验证、逻辑综合，再到时序分析等等。我尤其希望书中能够深入讲解一些高级的Verilog设计技巧，以及如何运用更有效的验证手段来确保设计的鲁棒性。

评分☆☆☆☆☆

我一直对Verilog HDL这门语言的“艺术性”颇感兴趣。很多人可能觉得编程就是一行行代码的堆砌，但我觉得，好的Verilog设计，就像是精巧的建筑，每一个模块都有其存在的意义，每一个时序都有其精密的逻辑。这本书的书名里明确提到了“设计与验证”，这让我看到了它不仅仅是在教语法，更是在传授一种“工程思维”。我希望它能深入浅出地讲解如何从需求出发，构建出高效、可复用的Verilog模块，并且在设计过程中就考虑好验证的策略。我之前接触过的一些Verilog书籍，有的过于偏重语法，学完之后感觉还是不知道该如何上手实际项目；有的则太过于抽象，概念多而难以消化。我期待这本书能在这两者之间找到一个平衡点，既有扎实的理论基础，又有贴合实际的工程案例。人民邮电出版社的品牌效应，也让我对这本书的专业性和权威性有了一定的信心。毕竟，他们在计算机科学领域，一直扮演着重要的角色，出版了很多经典教材。