VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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侯伯亨，刘凯，顾新 著

图书标签:

• VHDL
• 硬件描述语言
• 数字逻辑电路
• FPGA
• Verilog
• 数字系统设计
• 可编程逻辑器件
• 电子工程
• 第四版
• 教材

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560634265

版次：4

商品编码：11527977

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-08-01

用纸：胶版纸

页数：356

正文语种：中文

内容简介

　　《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版）》系统地介绍了VHDL硬件描述语言以及用该语言设计数字逻辑电路和数字系统的新方法。全书共13章：第1、3、4、5、6、7、8、9章主要介绍VHDL的基本知识和用其设计简单逻辑电路的基本方法；第2、10章简单介绍数字系统设计的一些基本知识：第11章以洗衣机洗涤控制电路设计为例，详述一个小型数字系统设计的步骤和过程；第12章介绍常用微处理器接口芯片的设计实例；第13章介绍VHDL93版和87版的主要区别。
　　《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版）》简明扼要，易读易懂，书中所有VHDL程序都用93版标准格式书写。全书以数字逻辑电路设计为主线，用对比手法来说明数字逻辑电路的电原理图和VHDL程序之间的对应关系，并列举了众多实例。另外，从系统设计角度出发，介绍了数字系统设计的一些基本知识及工程设计技巧。
　　《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版）》既可作为大学本科生教材，也可作为研究生教材，还可供电子电路工程师自学参考。

目录

第1章 数字系统硬件设计概述
1.1 传统的系统硬件设计方法
1.2 利用硬件描述语言的硬件电路设计方法
习题与思考题

第2章 数字系统的算法描述
2.1 数字系统算法流程图描述
2.1.1 算法流程图的符号及描述方法
2.1.2 算法流程图描述数字系统实例
2.2 状态机及算法状态机图描述
2.2.1 状态机的分类及特点
2.2.2 算法状态机流程图的符号及描述方法
2.2.3 算法状态机图描述实例
2.2.4 算法流程图至状态图的变换方法
2.2.5 状态图至算法状态机图的变换方法
2.2.6 C语言流程图至算法状态机图的变换方法
习题与思考题

第3章 VHDL程序的基本结构
3.1 VHDL设计的基本单元及其构成
3.1.1 实体说明
3.1.2 构造体
3.2 VHDL构造体的子结构描述
3.2.1 BLOCK语句结构描述
3.2.2 PROCESS语句结构描述
3.2.3 SUBPROGRAM语句结构描述
3.3 库、包集合及配置
3.3.1 库
3.3.2 包集合
3.3.3 配置
习题与思考题

第4章 VHDL的数据类型与运算操作符
4.1 VHDL的客体及其分类
4.1.1 常数
4.1.2 变量
4.1.3 信号
4.1.4 信号和变量值代入的区别
4.1.5 文件
4.2 VHDL的数据类型
4.2.1 标准的数据类型
4.2.2 用户定义的数据类型
4.2.3 用户定义的子类型
4.2.4 数据类型的转换
4.2.5 数据类型的限定
4.2.6 IEEE标准“STD_LOGIC”和“STD_LOGIC VECTOR”
4.3 VHDL的运算操作符
4.3.1 逻辑运算符
4.3.2 算术运算符
4.3.3 关系运算符
4.3.4 并置运算符
习题与思考题

第5章 VHDL构造体的描述方式
5.1 构造体的行为描述方式
5.1.1 代入语句
5.1.2 延时语句
5.1.3 多驱动器描述语句
5.1.4 GENERIC语句
5.2 构造体的寄存器传输（RTL）描述方式
5.2.1 RTL描述方式的特点
5.2.2 使用RTL描述方式应注意的问题
5.3 构造体的结构描述方式
5.3.1 构造体结构描述的基本框架
5.3.2 COMPONENT语句
5.3.3 COMPONENT_INSTANT语句
习题与思考题

第6章 VHDL的主要描述语句
6.1 顺序描述语句
6.1.1 WAIT语句
6.1.2 断言语句
6.1.3 信号代入语句
6.1.4 变量赋值语句
6.1.5 IF语句
6.1.6 CASE语句
6.1.7 LOOP语句
6.1.8 NEXT语句
6.1.9 EXIT语句
6.2 并发描述语句
6.2.1 进程语句
6.2.2 并发信号代入语句
6.2.3 条件信号代入语句
6.2.4 选择信号代入语句
6.2.5 并发过程调用语句
6.2.6 块语句
6.3 其他语句和有关规定的说明
6.3.1 命名规则和注解的标记
6.3.2 ATTRIBUTE（属性）描述与定义语句
6.3.3 GENERATE语句
习题与思考题

第7章 数值系统的状态模型
7.1 二态数值系统
7.2 三态数值系统
7.3 四态数值系统
7.4 九态数值系统
7.5 十二态数值系统
7.6 四十六态数值系统
习题与思考题

第8章 基本逻辑电路设计
8.1 组合逻辑电路设计
8.1.1 简单门电路
8.1.2 编、译码器与选择器
8.1.3 加法器与求补器
8.1.4 三态门与总线缓冲器
8.2 时序电路设计
8.2.1 时钟信号和复位信号
8.2.2 触发器
8.2.3 寄存器
8.2.4 计数器
8.3 存储器
8.3.1 存储器描述中的共性问题
8.3.2 ROM（只读存储器）
8.3.3 RAM（随机存储器）
8.3.4 FIFO（先进先出堆栈）
习题与思考题

第9章 仿真与逻辑综合
9.1 仿真
9.1.1 仿真输入信息的产生
9.1.2 仿真△
9.1.3 仿真程序模块的书写
9.2 逻辑综合
9.2.1 约束条件
9.2.2 属性描述
9.2.3 2工艺库
9.2.4 逻辑综合的基本步骤
习题与思考题

第10章 数字系统的实际设计技巧
10.1 数字系统优化的基本方法
10.1.1 相同电路的处理
10.1.2 运算顺序的改变
10.1.3 常数运算的运用
10.1.4 相同运算电路的使用
10.1.5 优化的必要性及其工程实际意义
10.2 数字系统设计中的工程实际问题
10.2.1 提高系统工作速度的方法
10.2.2 缩小电路规模和降低功耗的方法
10.2.3 系统误操作的成因及其消除方法
10.2.4.非同步信号的控制方法
10.2.5 典型状态机状态编码的选择
习题与思考题

第11章 洗衣机洗涤控制电路设计实例
11.1 洗衣机洗涤控制电路的性能要求
11.2 洗衣机洗涤控制电路的结构
11.3 洗衣机洗涤控制电路的算法状态机图描述
11.4 洗衣机洗涤控制电路的VHDL描述
习题与思考题

第12章 微处理器接口芯片设计实例.
12.1 可编程并行接口芯片设计实例
12.1.1 8255的引脚与内部结构
12.1.2 8255的工作方式及其控制字
12.1.3 8255的结构设计
12.1.4 8255芯片的VHDL描述
12.1.5 8255芯片VHDL描述模块的仿真
12.2 SCI串行接口芯片设计实例
12.2.1 SCI的引脚与内部结构
12.2.2 串行数据传送的格式与同步控制机构
12.2.3 SCI芯片的VHDL描述
12.2.4 SCI芯片VHDL描述模块的仿真
12.3 键盘接口芯片KBC设计实例
12.3.1 KBC的引脚与内部结构
12.3.2 同步控制机构和查表变换
12.3.3 KBC芯片的VHDL描述
12.3.4 KBC芯片VHDL描述模块的仿真
习题与思考题

第13章 VHDL 93版和87版的主要区别
13.1 VHDL93版的特点
13.2 87版到93版的移植问题

附录A VHDL文法介绍
附录B 属性说明
附录C VHDL标准包集合文件
参考文献

前言/序言

《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版）》是一本为广大电子工程、计算机科学以及相关领域学生和从业人员精心打造的权威教程。本书深入浅出地介绍了数字逻辑电路设计的基础理论与实践方法，并着重于如何运用功能强大的VHDL硬件描述语言来实现复杂的数字系统。第四版在继承前几版优良传统的基础上，进行了全面的更新与修订，内容紧跟行业发展前沿，理论讲解更加严谨，实例分析更加详实，旨在帮助读者建立坚实的数字系统设计基础，并掌握现代EDA（电子设计自动化）工具的使用技巧。 本书内容精要： 第一部分：数字逻辑电路基础 本部分将带领读者回顾并深入理解数字逻辑电路的核心概念。从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）开始，逐步过渡到组合逻辑和时序逻辑电路的设计。 二进制数制与逻辑代数： 深入探讨二进制数的表示方式，布尔代数的基本公理、定理和运算规则，以及如何利用卡诺图（Karnaugh Maps）等方法对逻辑函数进行化简，这是设计高效逻辑电路的基石。 组合逻辑电路： 详细讲解各种常用的组合逻辑模块，包括编码器（Encoders）、译码器（Decoders）、多路选择器（Multiplexers）、数据分配器（Demultiplexers）、加法器（Adders）、减法器（Subtractors）、比较器（Comparators）等。本书将通过图示和逻辑表达式，清晰地展示这些模块的工作原理和设计流程。 时序逻辑电路： 重点阐述触发器（Flip-Flops）和锁存器（Latches）的工作特性，以及如何利用它们构建具有记忆功能的时序电路。我们将深入分析各种类型的触发器（SR, JK, D, T），并介绍它们的激励表、状态转换图和状态表。 有限状态机（FSM）： 详细介绍有限状态机的概念、设计步骤和实现方法。我们将区分摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机，并通过实际案例演示如何设计一个完整状态机，包括状态分配、激励逻辑和输出逻辑的设计。 存储器与可编程逻辑器件： 介绍常用的存储器单元，如SRAM（静态随机存取存储器）和DRAM（动态随机存取存储器）的基本结构和工作原理。同时，也将初步介绍PLD（可编程逻辑器件）的种类，如PLA（可编程逻辑阵列）、PAL（可编程阵列逻辑）和CPLD（复杂可编程逻辑器件），为后续VHDL设计打下基础。 第二部分：VHDL硬件描述语言 本部分是本书的核心，将系统性地介绍VHDL语言的语法、结构以及在数字系统设计中的应用。 VHDL简介与基本概念： 介绍VHDL作为IEEE标准硬件描述语言的地位和重要性，以及它与软件编程语言的区别。我们将讲解VHDL程序的基本组成部分，如实体（Entity）、结构（Architecture）、端口（Port）、信号（Signal）、常量（Constant）和变量（Variable）。 数据类型与运算符： 详细介绍VHDL支持的各类数据类型，包括预定义类型（如STD_LOGIC, BIT, BOOLEAN, INTEGER, REAL, TIME）和用户自定义类型（如枚举类型、子类型、数组类型）。我们将全面讲解VHDL中各种逻辑运算符、算术运算符、关系运算符和逻辑运算符的使用。 并发语句与进程（Process）： 重点讲解VHDL的并发执行模型，理解信号赋值、组件实例化等并发语句的作用。深入剖析`process`语句，这是描述组合逻辑和时序逻辑的核心结构。我们将通过大量实例，演示如何使用`if-then-else`、`case`、`loop`等语句在进程中描述逻辑。 信号赋值与延迟： 详细阐述`signal`的赋值方式，包括不延迟赋值（non-delay assignment）和延迟赋值（delay assignment），以及它们在描述时序逻辑中的关键作用。 面向结构的设计： 讲解如何通过实例化其他组件（components）来构建复杂的硬件模块，实现模块化的设计思想。我们将介绍组件的声明、实例化以及端口映射。 面向行为的设计： 重点在于使用`process`语句和并发赋值来描述电路的行为，这更接近于高级编程语言的风格，便于描述复杂的逻辑功能。 并发过程与等待语句： 深入理解`wait`语句的不同形式（如`wait on `, `wait until `, `wait for `）以及它们在控制并发过程执行中的作用，这是描述时序电路的关键。 函数与过程（Function & Procedure）： 讲解如何在VHDL中定义和使用函数（function）和过程（procedure），以实现代码的重用和模块化。 包（Package）与库（Library）： 介绍VHDL的包机制，如何组织和管理可重用的代码单元，以及如何使用`library`和`use`语句来引入和使用标准库和用户自定义库。 属性（Attribute）与断言（Assertion）： 讲解VHDL的属性机制，如何获取和利用信号、类型等对象的属性信息。介绍断言语句，用于在设计中插入约束条件和错误检查。 结构化与行为化设计的综合应用： 结合实例，演示如何根据设计需求选择合适的描述风格（结构化或行为化），以及如何将两者有机结合，以达到最佳的设计效果。 第三部分：VHDL在数字系统设计中的应用 本部分将把VHDL语言与数字逻辑电路设计实践紧密结合，通过一系列典型且实用的设计案例，展示VHDL在实际项目中的应用。 状态机的VHDL实现： 详细演示如何使用VHDL描述和实现前面介绍的有限状态机，包括使用`case`语句或`if-then-else`语句来描述状态转移逻辑和输出逻辑。 常用数字模块的VHDL设计： 加法器与减法器： 设计不同位宽的加法器（如全加器、并行加法器、进位预测加法器）和减法器。 乘法器： 实现简单的移位相加乘法器，并介绍更高效的乘法器设计思路。 计数器： 设计各种类型的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、可预置计数器、可清零计数器、移位计数器（约翰逊计数器、格雷码计数器）。 移位寄存器： 设计SISO（串入串出）、SIPO（串入并出）、PISO（并入串出）、PIPO（并入并出）等各种类型的移位寄存器。 序列发生器： 利用状态机设计特定的输出序列发生器。 数据选择器与译码器： 通过VHDL描述实现这些基本逻辑功能。 存储器接口设计： 演示如何设计简单的RAM和ROM的控制器，以VHDL语言描述与外部存储器进行读写操作的逻辑。 简单微处理器内核的VHDL建模： 介绍如何对一个简化的CPU（如RISC架构的精简指令集处理器）进行VHDL建模，包括指令译码、寄存器文件、ALU（算术逻辑单元）等模块的设计。 时钟与复位信号的处理： 强调在VHDL设计中正确处理同步时钟和异步/同步复位信号的重要性，并提供标准的实现方法。 综合（Synthesis）与仿真（Simulation）： 介绍VHDL设计流程中的关键步骤——综合和仿真。本书将简要介绍综合工具的基本原理，以及如何编写测试平台（Testbench）对VHDL设计进行仿真验证。 第四部分：高级主题与设计实践 本部分将进一步拓展读者的视野，介绍一些更高级的设计概念和实用技巧。 状态机优化的策略： 探讨如何对状态机进行优化，以提高电路的性能和降低功耗。 可靠性设计： 介绍数字电路设计中的一些基本可靠性考虑，如竞争与冒险（Race Condition & Hazard）的检测与消除。 性能优化与面积优化： 讨论在VHDL设计中如何权衡电路的运行速度（性能）和所占用的硬件资源（面积）。 低功耗设计基础： 引入一些低功耗设计的基本概念和VHDL实现技巧。 VHDL的IEEE标准演进： 简要介绍VHDL标准的发展历程，如VHDL-93, VHDL-2002, VHDL-2008等，以及新版本带来的特性。 实际项目中的设计流程： 结合一个完整的项目实例，从需求分析、VHDL代码编写、仿真验证、综合到目标硬件的下载，全面展示一个典型的数字IC或FPGA设计流程。 EDA工具的使用介绍： 虽然本书不侧重于某一特定EDA工具的操作，但会提供指导性的建议，帮助读者了解如何将VHDL代码导入主流的FPGA开发环境（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）或ASIC设计流程中进行综合、布局布线和仿真。 本书特点： 循序渐进： 内容安排由浅入深，从基础理论到高级应用，层层递进，适合不同水平的读者。 理论与实践并重： 既有严谨的理论推导，又有大量的实例分析，帮助读者将理论知识转化为实践技能。 VHDL应用全面： 覆盖VHDL语言的各项重要特性，并展示其在设计各种典型数字电路模块中的应用。 语言风格自然流畅： VHDL代码示例清晰、规范，易于理解和模仿。 图文并茂： 丰富的图表和示意图，直观地展示电路结构和工作原理。 面向工程实践： 紧密结合当前数字系统设计的实际需求，帮助读者掌握解决实际工程问题的能力。 无论您是初学者，希望建立扎实的数字逻辑基础和VHDL编程能力，还是有一定经验的设计师，希望提升VHDL设计水平并掌握现代EDA工具的应用，本书都将是您宝贵的参考资料。通过学习本书，您将能够独立完成复杂的数字系统设计，为您的职业生涯打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种已经有一定数字电路基础，但想深入学习VHDL的读者来说，《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版）》同样提供了一套系统而深入的解决方案。它并没有停留在基础语法的介绍，而是花了很多篇幅讲解如何运用VHDL进行更高效、更优化的电路设计。书中对时序逻辑、组合逻辑的深入分析，以及如何将其映射到FPGA架构上，都写得鞭辟入里。特别是关于时序约束、时钟域交叉处理、异步复位同步释放等高级话题，本书都有详尽的阐述和实用的建议。我特别欣赏书中对一些常见设计陷阱的提示，比如竞态条件、时钟抖动等，这些都是在实际项目中极易遇到的问题，但本书能提前预警并给出规避方法，大大降低了学习成本和调试难度。它就像一位资深导师，能帮你理清思路，少走弯路。

评分☆☆☆☆☆

《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版）》这本书最让我印象深刻的是其内容的完整性和体系性。它从数字逻辑电路的基础知识开始，逐步过渡到VHDL语言的详细讲解，再到复杂的数字系统设计实例。书中涵盖了从基本逻辑门到处理器设计等广泛的主题，能够满足不同层次读者的需求。我之前在工作中遇到过一些设计难题，通过查阅这本书，总能找到相关的章节和解决方案。它就像一本“百科全书”，能够解决我在数字逻辑设计和VHDL应用过程中遇到的绝大多数问题。而且，书中的参考文献和拓展阅读的建议也为我进一步深入学习提供了方向。这本书绝对是我近几年来读过的最值得推荐的技术书籍之一。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在入手《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版）》之前，我对VHDL的掌握程度仅限于皮毛，很多时候只是照猫画虎。但这本书彻底改变了我的认知。它不仅详细讲解了VHDL的语法结构，更重要的是，它深入剖析了VHDL在实际硬件设计中的应用策略。比如，书中关于如何将高层次抽象的算法转化为可综合的VHDL代码，以及如何根据目标FPGA器件的特点进行设计优化，都提供了非常宝贵的指导。我尤其喜欢书中关于状态机设计的章节，它不仅讲解了各种状态机的实现方式，还对比了它们的优缺点，并给出了在不同场景下的最佳选择。这本书的深度和广度都超出了我的预期，让我对数字逻辑设计的理解上升了一个新的台阶。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和语言风格都非常令人舒服，不像很多技术书籍那样枯燥乏味。《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版）》在保持专业性的同时，融入了许多便于读者理解的表达方式。作者善于使用类比和通俗的语言来解释复杂的概念，让我在阅读时不会感到压力。而且，书中提供的代码示例非常实用，并且都有配套的仿真波形和结果分析，这对于我这种喜欢动手实践的人来说，简直是太友好了。我曾经尝试过其他一些VHDL的书，但要么代码晦涩难懂，要么仿真结果含糊不清，很难真正学到东西。这本书的每一个例子都经过了精心的设计和验证，让我能够切实地感受到VHDL的强大之处。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位循循善诱的良师益友。

评分☆☆☆☆☆

这本《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计（第四版）》简直是入门小白的福音！我之前对数字逻辑设计完全是零基础，看其他资料总觉得云里雾里，概念一大堆。但这本书就不同了，它从最基础的时钟、触发器开始讲，循序渐进，逻辑非常清晰。尤其是VHDL部分，作者用了大量的实例，从简单的加法器、寄存器，到更复杂的状态机、内存控制器，每一步都剖析得非常到位。我最喜欢的一点是，它不仅仅是教你VHDL语法，更重要的是教会你如何用VHDL来思考数字电路的设计。它会告诉你为什么这么写，这样做有什么好处，以及可能的替代方案。阅读过程中，我感觉自己像是跟着一位经验丰富的老工程师在一步步实践。书中的图示也非常精美，很多电路图和时序图都画得很规范，很容易理解。我甚至可以一边看书一边在FPGA开发板上尝试书中的代码，那种从理论到实践的融会贯通的感觉，真的太棒了！

评分☆☆☆☆☆

纸张有些薄

评分☆☆☆☆☆

凑单打折实惠，书不错，很好的学习参考书

评分☆☆☆☆☆

书不错，虽然是很多年前的了，但是写的很清晰，也没有过多的多余的东西，简单明了，作为初学者的我看看很有帮助

评分☆☆☆☆☆

书是非常好的，内容丰富，我是用来赔偿之前掉的，已经还了，说明是正版～

评分☆☆☆☆☆

经典书籍，专门买来学的，期待。

评分☆☆☆☆☆

学习vhdl的好书

评分☆☆☆☆☆

没看几天书就开裂了，质量很差

评分☆☆☆☆☆

凑单打折实惠，书不错，很好的学习参考书

评分☆☆☆☆☆

挺好的。。。。。。。。。。