数字电路EDA实用教程/应用型本科“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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顾斌，魏欣，姜志鹏 等 编

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• 电路设计
• VHDL
• Verilog
• FPGA
• 数字系统设计

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560633978

版次：1

商品编码：11527810

包装：平装

丛书名： 应用型本科“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2014-07-01

用纸：胶版纸

页数：232

正文语种：中文

内容简介

　　《数字电路EDA实用教程/应用型本科“十二五”规划教材》从实用的角度出发，通过大量工程实例，详细介绍了利用EDA技术设计可编程逻辑器件的方法和技巧。全书分为3篇，共6章。上篇为可编程逻辑器件基础知识篇，简要介绍了EDA技术的应用领域、FPGA和CPLD硬件结构，详细叙述了Altera公司和Xilinx公司常用开发工具的使用方法；中篇为硬件描述语言编程基础篇，通过大量实例详细介绍了VHDL和Verilog这两种常用的硬件描述语言的语法和常用数字电路功能的实现；下篇为数字系统开发实例篇，包括实用数字钟电路设计、串口通信设计、FIR滤波器的设计和数字频率计的设计。
　　《数字电路EDA实用教程/应用型本科“十二五”规划教材》语言简洁、结构清晰，以实际工程为背景，实例典型、丰富，全部来自于实践并且调试通过，是作者多年开发经验的推广与总结，代表性和指导性强，利于读者举一反三。
　　《数字电路EDA实用教程/应用型本科“十二五”规划教材》适合计算机、自动化、电子及硬件等相关专业的大学生，以及从事FPGA开发的科研人员使用。

目录

上篇 可编程逻辑器件基础知识
第1章 绪论
1.1 概述
1.2 EDA技术的应用领域
1.3 EDA的设计步骤
1.4 TOP-DOWN设计方法
1.5 硬件描述语言
1.5.1 ABEL-HDL
1.5.2 Verilog-HDL
1.5.3 VHDL
1.5.4 Verilog-HDL和VHDL的比较
1.6 可编程逻辑器件开发工具
1.6.1 ispLEVER
1.6.2 ISE
1.6.3 Quanus II
1.7 IP核概述
第2章 Xilinx公司产品介绍及开发平台应用
2.1 Xilinx公司及其FPGA产品
2.1.1 概述
2.1.2 可配置逻辑块CLB
2.1.3 输入／输出模块10B
2.1.4 Block RAM
2.2 ISE Design Suite集成开发环境
2.2.1 ISE Design suite各功能模块简介
2.2.2 ISE Foundation软件介绍
2.3 ISE Foundation设计流程
2.3.1 问题分析
2.3.2 设计输入
2.3.3 工程编译
2.3.4 仿真验证
2.3.5 器件配置与编程
2.3.6 IP核的使用
习题2
第3章 AItera公司产品介绍及开发平台应用
3.1 Altera公司CPLD芯片
3.1.1 概述
3.1.2 功能描述
3.1.3 逻辑阵列块
3.1.4 用户Flash存储区
3.2 ModelSim的设计过程
3.2.1 新建工程与源文件
3.2.2 ModelSim仿真
3.3 Quartus Ⅱ的设计过程
3.3.1 设计输入
3.3.2 编译
3.3.3 编译前的约束设置
3.3.4 仿真前的参数设置
3.3.5 仿真
3.3.6 引脚分配
3.4 Quartus Ⅱ与Modelsim联合仿真
3.4.1 存储器初始化文件
3.4.2 Megawizard Plus-In Manager定制ROM
3.4.3 Quartus Ⅱ与ModelSim联合仿真
习题3

中篇 硬件描述语言编程基础
第4章 VHDL编程基础
4.1 VHDL概述
4.2 VHDL结构
4.2.1 实体说明
4.2.2 构造体
4.2.3 程序包、库及配置
4.3 VHDL顺序语句与并发语句
4.3.1 顺序语句
4.3.2 并行语句
4.4 VHDL要素
4.4.1 VHDL文字规则
4.4.2 VHDL数据对象
4.4.3 VHDL数据类型
4.4.4 VHDL运算符
4.5 数字电路的VHDL实现
4.5.1 组合逻辑电路设计
4.5.2 时序逻辑电路的VHDL实现
4.5.3 状态机的VHDL实现
知识梳理与总结
习题4
第5章 Veriloo编程基础
5.1 Verilog简介
5.1.1 模块
5.1.2 时延
5.1.3 数据流描述方式
5.1.4 行为描述方式
5.1.5 结构化描述形式
5.1.6 混合设计描述方式
5.2 Verilog要素
5.2.1 标识符
5.2.2 注释
5.2.3 格式
5.2.4 编译指令
5.2.5 值集合
5.2.6 数据类型
5.3 表达式
5.3.1 算术操作符
5.3.2 关系操作符
5.3.3 相等关系操作符
5.3.4 逻辑操作符
5.3.5 按位操作符
5.3.6 归约操作符.
5.3.7 移位操作符
5.3.8 条件操作符
5.3.9 连接和复制操作
5.4 Veritog HDL的基本语法
5.4.1 赋值语句
5.4.2 块语句
5.4.3 条件语句
5.4.4 循环语句
5.4.5 结构说明语句
5.5 数字电路的Verilog实现
5.5.1 简单的组合逻辑设计
5.5.2 简单时序逻辑电路的设计
5.5.3 利用条件语句实现较复杂的时序逻辑电路
5.5.4 用always块实现较复杂的组合逻辑电路
5.5.5 在Verilog HDL中使用函数
5.5.6 利用有限状态机进行复杂时序逻辑的设计
5.5.7 模块之间的调用实现自顶向下的设计
知识梳理与总结
习题5

下篇 数字系统开发实例
第6章 典型数字系统设计
6.1 实用数字钟电路设计
6.1.1 分频器
6.1.2 时分秒计时器
6.1.3 数码管驱动模块
6.1.4 报时电路
6.1.5 顶层设计
6.1.6 数字钟的硬件验证
6.2 串口通信
6.2.1 异步串口数据传送格式
6.2.2 波特率发生器
6.2.3 数据发送模块程序
6.2.4 数据接收模块程序
6.2.5 顶层设计
6.2.6 串口通信的硬件验证
6.3 FIR滤波器的设计
6.3.1 FIR滤波器原理
6.3.2 FIR滤波器直接运算法
6.3.3 FIR滤波器IP核法
6.4 数字频率计的设计
6.4.1 测频原理
6.4.2 频率计的组成结构分析
6.4.3 频率计的VHDL程序
6.4.4 频率计的仿真结果
6.4.5 频率计的硬件验证
习题6
附录 Nexys3开发板
参考文献

前言/序言

《数字电路EDA设计与实践》 前言 在当今信息技术飞速发展的时代，数字电路设计作为电子信息产业的核心，其重要性不言而喻。从智能手机、电脑到通信设备，再到人工智能、物联网等前沿技术，无不依赖于高效、可靠的数字电路实现。而电子设计自动化（EDA）技术的出现，极大地提高了数字电路的设计效率和集成度，使得复杂的设计成为可能。 本书旨在为读者提供一套系统、深入的数字电路EDA设计与实践教程。我们从数字电路设计的基本原理出发，逐步引入EDA工具在数字系统设计中的应用，涵盖了从概念设计、逻辑综合、仿真验证到物理实现的全流程。本书强调理论与实践相结合，通过大量的实例和实验，帮助读者掌握数字电路的设计思维和EDA工具的使用技巧，培养解决实际工程问题的能力。 本书特色 1. 理论与实践并重： 本书不仅深入浅出地讲解了数字电路设计的核心理论知识，更注重将理论与实践紧密结合。每一个设计概念都辅以具体的EDA工具实现过程，并通过精心设计的实验项目，让读者在动手实践中巩固所学。 2. 流程化设计教学： 本书按照典型的数字电路设计流程进行组织，从前端的 RTL 设计，到中间的逻辑综合与仿真，再到后端的布局布线与时序分析，层层递进，使读者能够全面理解整个设计链条，掌握不同阶段的关键技术和工具。 3. 主流EDA工具应用： 本书聚焦于当前业界主流的EDA工具，如Xilinx Vivado、Intel Quartus Prime等，详细介绍其在数字电路设计中的各项功能和操作方法。通过实际案例演示，读者能够快速上手，掌握这些强大的设计平台。 4. 案例丰富多样： 本书包含了一系列具有代表性的数字电路设计案例，涵盖了逻辑门、寄存器、计数器、状态机、有限状态机（FSM）、流水线设计、存储器接口等基本模块，以及一些更复杂的应用，如简单的CPU控制器、通信接口模块等。这些案例的设计不仅能够帮助读者理解抽象的概念，更能启发读者进行更具创造性的设计。 5. 面向工程应用： 本书的设计理念紧密贴合工程实际需求。在讲解过程中，我们不仅关注设计的功能实现，更强调设计的效率、功耗、可靠性以及可测试性。读者将学习到如何优化设计以满足性能指标，以及如何在实际项目中规避常见的设计陷阱。 6. 结构清晰，语言精炼： 本书的章节安排逻辑清晰，内容组织紧凑，语言表达准确精炼。力求在有限的篇幅内，将核心知识点清晰地呈现给读者，避免冗余和不必要的复杂化。 目录概览 本书共分为若干章节，以下为章节内容的简要概述： 第一部分：数字电路设计基础与EDA工具入门 第一章：数字电路设计概览 数字电路设计的重要性与发展历程 EDA技术在数字电路设计中的作用 数字电路设计流程概述（前端设计、后端设计） 硬件描述语言（HDL）简介（Verilog/VHDL） 本书的学习路线与预期收获 第二章：EDA开发环境搭建与基本操作 主流EDA软件的安装与配置（以Xilinx Vivado为例） EDA工程的创建与管理 基本项目创建流程：IP核生成、约束文件编写 HDL代码编辑器、语法检查与代码补全 仿真器的基本使用方法：波形查看、调试工具 第二部分：硬件描述语言（HDL）在数字电路设计中的应用 第三章：Verilog HDL入门 Verilog HDL的基本语法：模块、端口、赋值语句 数据类型与运算符 行为级建模：always块、过程赋值 结构级建模：实例化、连接 使用Verilog描述组合逻辑电路（门电路、加法器、选择器等） 第四章：Verilog HDL进阶 时序逻辑建模：触发器、寄存器、时钟与复位 使用Verilog描述时序逻辑电路（计数器、移位寄存器等） 参数化设计与生成器（generate语句） 任务（task）与函数（function）的应用 阻塞赋值与非阻塞赋值的区别与应用 第五章：VHDL HDL入门 VHDL的基本语法：实体、结构、进程 数据类型与运算符 行为级建模：process语句、信号赋值 结构级建模：组件实例化 使用VHDL描述组合逻辑电路 第六章：VHDL HDL进阶 时序逻辑建模：触发器、寄存器 使用VHDL描述时序逻辑电路 包（package）与库（library）的应用 VHDL的其他特性（别名、属性等） 第三部分：数字逻辑综合与静态时序分析 第七章：逻辑综合基础 逻辑综合的概念与目标 综合器的工作原理 综合约束文件（SDC）的编写与应用 从RTL代码到门级网表的转换过程 综合报告的解读：资源使用、时序预测 第八章：组合逻辑电路设计与综合 编码器的设计与实现 译码器的设计与实现 多路选择器的设计与实现 加法器/减法器的设计与实现 比较器的设计与实现 综合实例与优化技巧 第九章：时序逻辑电路设计与综合 触发器与寄存器的设计与实现 同步计数器的设计与实现（加法/减法、模N计数器） 移位寄存器的设计与实现 有限状态机（FSM）的设计与实现（Mealy型与Moore型） 状态机的状态编码与优化 综合实例与时序要求分析 第四部分：仿真验证与时序分析 第十章：仿真验证方法学 仿真器的作用与类型 测试平台（Testbench）的设计与编写 激励生成与响应检查 信号值（0, 1, X, Z）的含义与处理 常用的仿真调试技巧 第十一章：组合逻辑电路仿真 门电路的仿真验证 算术逻辑单元（ALU）的仿真验证 组合逻辑控制单元的仿真验证 覆盖率分析与测试用例设计 第十二章：时序逻辑电路仿真 寄存器与计数器的仿真验证 有限状态机的仿真验证 涉及时钟域交叉的设计仿真 高级仿真技术（代码覆盖率、断言） 第十三章：静态时序分析（STA） 时序分析的概念与重要性 时序路径的定义：起点、终点、逻辑延迟、布线延迟 建立时间（Setup Time）与保持时间（Hold Time） 时钟周期与工作频率的限制 时序违例的产生与分析 时序报告的解读与分析 影响时序的因素及优化策略 第五部分：FPGA实现与高级设计 第十四章：FPGA器件与开发板介绍 FPGA的原理与结构（LUT, CLB, BRAM, DSP等） 不同FPGA厂商的架构特点 FPGA开发板的选择与应用 FPGA设计流程概览 第十五章：FPGA综合、映射、布局布线与时序收敛 综合工具的FPGA目标优化 映射（Mapping）到FPGA资源的过程 布局（Place）与布线（Route）的挑战 FPGA设计中的时序收敛技术 比特流（Bitstream）文件的生成与下载 第十六章：接口设计与通信协议 常用接口标准简介（GPIO, SPI, I2C, UART） 使用HDL实现SPI/I2C/UART接口控制器 SDRAM/DDR接口控制器设计概述 与其他外设的接口设计 第十七章：微处理器与片上系统（SoC）基础 简单CPU架构介绍 RISC-V指令集简介 使用HDL实现简单的CPU控制器 片上系统（SoC）的概念与构成 FPGA实现SoC的挑战与机遇 第六部分：实战项目与进阶主题 第十八章：数字信号处理（DSP）模块设计 FFT（快速傅里叶变换）算法简介 CORDIC算法简介 使用HDL实现简单的DSP滤波器 FPGA上的DSP资源利用 第十九章：通信系统中的数字电路设计 调制解调器（Modem）的基本原理 数字锁相环（DPLL）与数字PLL（DPLL） 误码率（BER）测试与分析 高速接口设计与信号完整性 第二十章：高级设计技术与项目管理 IP核的复用与IP设计 低功耗设计技术 异步时钟域处理 硬件调试与在线逻辑分析仪（ILA） 项目文档编写与版本控制 附录 附录A：Verilog HDL语法速查 附录B：VHDL HDL语法速查 附录C：常用EDA工具命令参考 附录D：参考资料与进一步阅读 结语 本书的编写旨在为读者提供一个坚实的数字电路EDA设计基础。我们相信，通过系统地学习和实践本书中的内容，读者将能够掌握现代数字电路设计的方法和技能，为在电子工程、嵌入式系统、通信技术、人工智能等领域的研究和工作打下坚实的基础。我们鼓励读者在掌握本书内容后，能够积极探索更复杂的设计，勇于创新，为电子信息产业的发展贡献自己的力量。

评分☆☆☆☆☆

我一直对数字电路这个领域充满好奇，但很多教材给我的感觉就是“高高在上”，理论性太强，很难将书本上的知识与实际项目联系起来。这本书的名称和副标题，特别是“实用”和“应用型”，让我眼前一亮。我非常看重这一点，因为我觉得学习技术最终还是要落地，要能够解决实际问题。这本书的封面上那些精密的电路图案，让我感觉它不是一本纯粹的理论书籍，而是更偏向于工程实践。我希望它能够提供一些实际的电路设计案例，或者指导我们如何使用EDA工具来完成一个完整的项目。光讲理论，就像只教你如何写菜谱，但不让你进厨房动手做菜一样，永远学不会做饭。这本书如果能在这方面做得好，那对我来说就是一本非常棒的学习资料。而且，作为“十二五”规划教材，我相信它的内容一定是经过精心打磨，符合当前教育和行业需求的，能够为我的专业学习打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的外观设计简洁而专业，蓝色的封面配以精密的电路图纹理，给人一种严谨而富有科技感的感觉。作为一名对数字电路领域充满兴趣的学习者，我一直渴望找到一本能够真正指导我进行实际操作的教材。“实用教程”这几个字，以及“应用型本科‘十二五’规划教材”的定位，都让我对这本书的教学方式和内容深度产生了浓厚的兴趣。我非常期待它能在EDA（电子设计自动化）工具的应用方面提供详尽的指导，因为我知道，理论知识的掌握固然重要，但将这些理论转化为实际设计的关键，往往在于能否熟练运用EDA工具。我希望这本书能够提供清晰的步骤、丰富的案例，甚至是一些实际项目的设计流程，来帮助我理解如何从概念到实现，完成一个完整的数字电路设计。这样的教材，对于培养解决实际工程问题的能力，具有不可估量的价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计挺吸引人的，那种蓝色的主色调，加上一些电路图的元素，让人一眼就能看出是关于电子技术的。我之前也接触过一些数字电路的书籍，但很多都偏理论，读起来感觉有点枯燥。这本书的副标题“应用型本科‘十二五’规划教材”倒是让我有些期待，希望它能更贴近实际应用，更容易理解。打开目录，看到从基础的逻辑门到复杂的FPGA应用，内容安排得很系统，感觉覆盖面挺广的。我个人尤其对后面的FPGA部分比较感兴趣，因为现在很多嵌入式开发都离不开FPGA，如果这本书能把这块讲清楚，对我来说就非常有价值了。包装也挺好的，书本纸张的质量也不错，摸起来手感很好，书页也很平整，没有出现折痕或者印刷模糊的情况，这对于我这种比较注重阅读体验的人来说，是很重要的加分项。我还没开始细读，但初步翻阅了一下，感觉排版也比较清晰，重点内容有加粗或者下划线，便于快速抓住要点。

评分☆☆☆☆☆

第一眼看到这本书，就感觉它是一本非常有分量的教材。封面设计简洁大气，主色调的蓝色给人一种专业、沉静的感觉，上面的电路图元素更是点明了其学科属性。我尤其关注“EDA实用教程”这几个字，在数字电路的学习过程中，EDA工具的使用至关重要，很多时候理论知识掌握了，但不知道如何运用工具来实现，就如同纸上谈兵。希望这本书能够详细讲解各种EDA工具的使用方法，并且最好能结合实际的电路设计项目进行演示，这样学习起来会更有针对性，也更容易理解。副标题“应用型本科‘十二五’规划教材”也让我对它的内容有所期待，这意味着它应该会更注重实践和应用，而不是纯粹的理论堆砌，这对于我这种希望学以致用的学生来说，是非常重要的。我希望这本书能够带领我一步步深入了解数字电路的设计流程，掌握如何利用EDA工具进行仿真、验证和实现，最终能够独立完成一些简单的数字电路设计任务。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《数字电路EDA实用教程》的时候，我脑海里浮现的是那些曾经在实验室里对着面包板和元器件奋斗的日子。这本书的装帧设计，那种沉稳的蓝色调，以及上面若隐若现的电路纹理，似乎都在诉说着数字世界的神奇与严谨。作为一本“应用型本科‘十二五’规划教材”，它传递出的信息是接地气、重实践的，这对于我这样渴望将理论知识转化为实际能力的学习者来说，无疑是一剂强心针。我迫不及待地翻阅了目录，从最基础的逻辑运算，到那些构建复杂数字系统的基本单元，再到如今炙手可热的FPGA，知识的脉络清晰可见，仿佛一条蜿蜒的河流，引导着我们探索数字电路的深邃海洋。我尤其关注后面关于EDA工具的部分，这不仅仅是理论的堆砌，更是通往实际设计的桥梁。对于初学者而言，如何熟练运用EDA工具进行电路设计、仿真和实现，往往是学习过程中最大的挑战之一。希望这本书能够提供详实的操作指南和丰富的案例，帮助我跨越这道门槛，真正掌握数字电路的设计精髓，并在未来的学习和工作中游刃有余。