VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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侯伯亨，劉凱，顧新 著

圖書標籤:

• VHDL
• 硬件描述語言
• 數字邏輯電路
• FPGA
• Verilog
• 數字係統設計
• 可編程邏輯器件
• 電子工程
• 第四版
• 教材

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560634265

版次：4

商品編碼：11527977

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-08-01

用紙：膠版紙

頁數：356

正文語種：中文

內容簡介

　　《VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版）》係統地介紹瞭VHDL硬件描述語言以及用該語言設計數字邏輯電路和數字係統的新方法。全書共13章：第1、3、4、5、6、7、8、9章主要介紹VHDL的基本知識和用其設計簡單邏輯電路的基本方法；第2、10章簡單介紹數字係統設計的一些基本知識：第11章以洗衣機洗滌控製電路設計為例，詳述一個小型數字係統設計的步驟和過程；第12章介紹常用微處理器接口芯片的設計實例；第13章介紹VHDL93版和87版的主要區彆。
　　《VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版）》簡明扼要，易讀易懂，書中所有VHDL程序都用93版標準格式書寫。全書以數字邏輯電路設計為主綫，用對比手法來說明數字邏輯電路的電原理圖和VHDL程序之間的對應關係，並列舉瞭眾多實例。另外，從係統設計角度齣發，介紹瞭數字係統設計的一些基本知識及工程設計技巧。
　　《VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版）》既可作為大學本科生教材，也可作為研究生教材，還可供電子電路工程師自學參考。

目錄

第1章 數字係統硬件設計概述
1.1 傳統的係統硬件設計方法
1.2 利用硬件描述語言的硬件電路設計方法
習題與思考題

第2章 數字係統的算法描述
2.1 數字係統算法流程圖描述
2.1.1 算法流程圖的符號及描述方法
2.1.2 算法流程圖描述數字係統實例
2.2 狀態機及算法狀態機圖描述
2.2.1 狀態機的分類及特點
2.2.2 算法狀態機流程圖的符號及描述方法
2.2.3 算法狀態機圖描述實例
2.2.4 算法流程圖至狀態圖的變換方法
2.2.5 狀態圖至算法狀態機圖的變換方法
2.2.6 C語言流程圖至算法狀態機圖的變換方法
習題與思考題

第3章 VHDL程序的基本結構
3.1 VHDL設計的基本單元及其構成
3.1.1 實體說明
3.1.2 構造體
3.2 VHDL構造體的子結構描述
3.2.1 BLOCK語句結構描述
3.2.2 PROCESS語句結構描述
3.2.3 SUBPROGRAM語句結構描述
3.3 庫、包集閤及配置
3.3.1 庫
3.3.2 包集閤
3.3.3 配置
習題與思考題

第4章 VHDL的數據類型與運算操作符
4.1 VHDL的客體及其分類
4.1.1 常數
4.1.2 變量
4.1.3 信號
4.1.4 信號和變量值代入的區彆
4.1.5 文件
4.2 VHDL的數據類型
4.2.1 標準的數據類型
4.2.2 用戶定義的數據類型
4.2.3 用戶定義的子類型
4.2.4 數據類型的轉換
4.2.5 數據類型的限定
4.2.6 IEEE標準“STD_LOGIC”和“STD_LOGIC VECTOR”
4.3 VHDL的運算操作符
4.3.1 邏輯運算符
4.3.2 算術運算符
4.3.3 關係運算符
4.3.4 並置運算符
習題與思考題

第5章 VHDL構造體的描述方式
5.1 構造體的行為描述方式
5.1.1 代入語句
5.1.2 延時語句
5.1.3 多驅動器描述語句
5.1.4 GENERIC語句
5.2 構造體的寄存器傳輸（RTL）描述方式
5.2.1 RTL描述方式的特點
5.2.2 使用RTL描述方式應注意的問題
5.3 構造體的結構描述方式
5.3.1 構造體結構描述的基本框架
5.3.2 COMPONENT語句
5.3.3 COMPONENT_INSTANT語句
習題與思考題

第6章 VHDL的主要描述語句
6.1 順序描述語句
6.1.1 WAIT語句
6.1.2 斷言語句
6.1.3 信號代入語句
6.1.4 變量賦值語句
6.1.5 IF語句
6.1.6 CASE語句
6.1.7 LOOP語句
6.1.8 NEXT語句
6.1.9 EXIT語句
6.2 並發描述語句
6.2.1 進程語句
6.2.2 並發信號代入語句
6.2.3 條件信號代入語句
6.2.4 選擇信號代入語句
6.2.5 並發過程調用語句
6.2.6 塊語句
6.3 其他語句和有關規定的說明
6.3.1 命名規則和注解的標記
6.3.2 ATTRIBUTE（屬性）描述與定義語句
6.3.3 GENERATE語句
習題與思考題

第7章 數值係統的狀態模型
7.1 二態數值係統
7.2 三態數值係統
7.3 四態數值係統
7.4 九態數值係統
7.5 十二態數值係統
7.6 四十六態數值係統
習題與思考題

第8章 基本邏輯電路設計
8.1 組閤邏輯電路設計
8.1.1 簡單門電路
8.1.2 編、譯碼器與選擇器
8.1.3 加法器與求補器
8.1.4 三態門與總綫緩衝器
8.2 時序電路設計
8.2.1 時鍾信號和復位信號
8.2.2 觸發器
8.2.3 寄存器
8.2.4 計數器
8.3 存儲器
8.3.1 存儲器描述中的共性問題
8.3.2 ROM（隻讀存儲器）
8.3.3 RAM（隨機存儲器）
8.3.4 FIFO（先進先齣堆棧）
習題與思考題

第9章 仿真與邏輯綜閤
9.1 仿真
9.1.1 仿真輸入信息的産生
9.1.2 仿真△
9.1.3 仿真程序模塊的書寫
9.2 邏輯綜閤
9.2.1 約束條件
9.2.2 屬性描述
9.2.3 2工藝庫
9.2.4 邏輯綜閤的基本步驟
習題與思考題

第10章 數字係統的實際設計技巧
10.1 數字係統優化的基本方法
10.1.1 相同電路的處理
10.1.2 運算順序的改變
10.1.3 常數運算的運用
10.1.4 相同運算電路的使用
10.1.5 優化的必要性及其工程實際意義
10.2 數字係統設計中的工程實際問題
10.2.1 提高係統工作速度的方法
10.2.2 縮小電路規模和降低功耗的方法
10.2.3 係統誤操作的成因及其消除方法
10.2.4.非同步信號的控製方法
10.2.5 典型狀態機狀態編碼的選擇
習題與思考題

第11章 洗衣機洗滌控製電路設計實例
11.1 洗衣機洗滌控製電路的性能要求
11.2 洗衣機洗滌控製電路的結構
11.3 洗衣機洗滌控製電路的算法狀態機圖描述
11.4 洗衣機洗滌控製電路的VHDL描述
習題與思考題

第12章 微處理器接口芯片設計實例.
12.1 可編程並行接口芯片設計實例
12.1.1 8255的引腳與內部結構
12.1.2 8255的工作方式及其控製字
12.1.3 8255的結構設計
12.1.4 8255芯片的VHDL描述
12.1.5 8255芯片VHDL描述模塊的仿真
12.2 SCI串行接口芯片設計實例
12.2.1 SCI的引腳與內部結構
12.2.2 串行數據傳送的格式與同步控製機構
12.2.3 SCI芯片的VHDL描述
12.2.4 SCI芯片VHDL描述模塊的仿真
12.3 鍵盤接口芯片KBC設計實例
12.3.1 KBC的引腳與內部結構
12.3.2 同步控製機構和查錶變換
12.3.3 KBC芯片的VHDL描述
12.3.4 KBC芯片VHDL描述模塊的仿真
習題與思考題

第13章 VHDL 93版和87版的主要區彆
13.1 VHDL93版的特點
13.2 87版到93版的移植問題

附錄A VHDL文法介紹
附錄B 屬性說明
附錄C VHDL標準包集閤文件
參考文獻

前言/序言

《VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版）》是一本為廣大電子工程、計算機科學以及相關領域學生和從業人員精心打造的權威教程。本書深入淺齣地介紹瞭數字邏輯電路設計的基礎理論與實踐方法，並著重於如何運用功能強大的VHDL硬件描述語言來實現復雜的數字係統。第四版在繼承前幾版優良傳統的基礎上，進行瞭全麵的更新與修訂，內容緊跟行業發展前沿，理論講解更加嚴謹，實例分析更加詳實，旨在幫助讀者建立堅實的數字係統設計基礎，並掌握現代EDA（電子設計自動化）工具的使用技巧。 本書內容精要： 第一部分：數字邏輯電路基礎 本部分將帶領讀者迴顧並深入理解數字邏輯電路的核心概念。從最基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）開始，逐步過渡到組閤邏輯和時序邏輯電路的設計。 二進製數製與邏輯代數： 深入探討二進製數的錶示方式，布爾代數的基本公理、定理和運算規則，以及如何利用卡諾圖（Karnaugh Maps）等方法對邏輯函數進行化簡，這是設計高效邏輯電路的基石。 組閤邏輯電路： 詳細講解各種常用的組閤邏輯模塊，包括編碼器（Encoders）、譯碼器（Decoders）、多路選擇器（Multiplexers）、數據分配器（Demultiplexers）、加法器（Adders）、減法器（Subtractors）、比較器（Comparators）等。本書將通過圖示和邏輯錶達式，清晰地展示這些模塊的工作原理和設計流程。 時序邏輯電路： 重點闡述觸發器（Flip-Flops）和鎖存器（Latches）的工作特性，以及如何利用它們構建具有記憶功能的時序電路。我們將深入分析各種類型的觸發器（SR, JK, D, T），並介紹它們的激勵錶、狀態轉換圖和狀態錶。 有限狀態機（FSM）： 詳細介紹有限狀態機的概念、設計步驟和實現方法。我們將區分摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型狀態機，並通過實際案例演示如何設計一個完整狀態機，包括狀態分配、激勵邏輯和輸齣邏輯的設計。 存儲器與可編程邏輯器件： 介紹常用的存儲器單元，如SRAM（靜態隨機存取存儲器）和DRAM（動態隨機存取存儲器）的基本結構和工作原理。同時，也將初步介紹PLD（可編程邏輯器件）的種類，如PLA（可編程邏輯陣列）、PAL（可編程陣列邏輯）和CPLD（復雜可編程邏輯器件），為後續VHDL設計打下基礎。 第二部分：VHDL硬件描述語言 本部分是本書的核心，將係統性地介紹VHDL語言的語法、結構以及在數字係統設計中的應用。 VHDL簡介與基本概念： 介紹VHDL作為IEEE標準硬件描述語言的地位和重要性，以及它與軟件編程語言的區彆。我們將講解VHDL程序的基本組成部分，如實體（Entity）、結構（Architecture）、端口（Port）、信號（Signal）、常量（Constant）和變量（Variable）。 數據類型與運算符： 詳細介紹VHDL支持的各類數據類型，包括預定義類型（如STD_LOGIC, BIT, BOOLEAN, INTEGER, REAL, TIME）和用戶自定義類型（如枚舉類型、子類型、數組類型）。我們將全麵講解VHDL中各種邏輯運算符、算術運算符、關係運算符和邏輯運算符的使用。 並發語句與進程（Process）： 重點講解VHDL的並發執行模型，理解信號賦值、組件實例化等並發語句的作用。深入剖析`process`語句，這是描述組閤邏輯和時序邏輯的核心結構。我們將通過大量實例，演示如何使用`if-then-else`、`case`、`loop`等語句在進程中描述邏輯。 信號賦值與延遲： 詳細闡述`signal`的賦值方式，包括不延遲賦值（non-delay assignment）和延遲賦值（delay assignment），以及它們在描述時序邏輯中的關鍵作用。 麵嚮結構的設計： 講解如何通過實例化其他組件（components）來構建復雜的硬件模塊，實現模塊化的設計思想。我們將介紹組件的聲明、實例化以及端口映射。 麵嚮行為的設計： 重點在於使用`process`語句和並發賦值來描述電路的行為，這更接近於高級編程語言的風格，便於描述復雜的邏輯功能。 並發過程與等待語句： 深入理解`wait`語句的不同形式（如`wait on `, `wait until `, `wait for `）以及它們在控製並發過程執行中的作用，這是描述時序電路的關鍵。 函數與過程（Function & Procedure）： 講解如何在VHDL中定義和使用函數（function）和過程（procedure），以實現代碼的重用和模塊化。 包（Package）與庫（Library）： 介紹VHDL的包機製，如何組織和管理可重用的代碼單元，以及如何使用`library`和`use`語句來引入和使用標準庫和用戶自定義庫。 屬性（Attribute）與斷言（Assertion）： 講解VHDL的屬性機製，如何獲取和利用信號、類型等對象的屬性信息。介紹斷言語句，用於在設計中插入約束條件和錯誤檢查。 結構化與行為化設計的綜閤應用： 結閤實例，演示如何根據設計需求選擇閤適的描述風格（結構化或行為化），以及如何將兩者有機結閤，以達到最佳的設計效果。 第三部分：VHDL在數字係統設計中的應用 本部分將把VHDL語言與數字邏輯電路設計實踐緊密結閤，通過一係列典型且實用的設計案例，展示VHDL在實際項目中的應用。 狀態機的VHDL實現： 詳細演示如何使用VHDL描述和實現前麵介紹的有限狀態機，包括使用`case`語句或`if-then-else`語句來描述狀態轉移邏輯和輸齣邏輯。 常用數字模塊的VHDL設計： 加法器與減法器： 設計不同位寬的加法器（如全加器、並行加法器、進位預測加法器）和減法器。 乘法器： 實現簡單的移位相加乘法器，並介紹更高效的乘法器設計思路。 計數器： 設計各種類型的計數器，如二進製計數器、十進製計數器、可預置計數器、可清零計數器、移位計數器（約翰遜計數器、格雷碼計數器）。 移位寄存器： 設計SISO（串入串齣）、SIPO（串入並齣）、PISO（並入串齣）、PIPO（並入並齣）等各種類型的移位寄存器。 序列發生器： 利用狀態機設計特定的輸齣序列發生器。 數據選擇器與譯碼器： 通過VHDL描述實現這些基本邏輯功能。 存儲器接口設計： 演示如何設計簡單的RAM和ROM的控製器，以VHDL語言描述與外部存儲器進行讀寫操作的邏輯。 簡單微處理器內核的VHDL建模： 介紹如何對一個簡化的CPU（如RISC架構的精簡指令集處理器）進行VHDL建模，包括指令譯碼、寄存器文件、ALU（算術邏輯單元）等模塊的設計。 時鍾與復位信號的處理： 強調在VHDL設計中正確處理同步時鍾和異步/同步復位信號的重要性，並提供標準的實現方法。 綜閤（Synthesis）與仿真（Simulation）： 介紹VHDL設計流程中的關鍵步驟——綜閤和仿真。本書將簡要介紹綜閤工具的基本原理，以及如何編寫測試平颱（Testbench）對VHDL設計進行仿真驗證。 第四部分：高級主題與設計實踐 本部分將進一步拓展讀者的視野，介紹一些更高級的設計概念和實用技巧。 狀態機優化的策略： 探討如何對狀態機進行優化，以提高電路的性能和降低功耗。 可靠性設計： 介紹數字電路設計中的一些基本可靠性考慮，如競爭與冒險（Race Condition & Hazard）的檢測與消除。 性能優化與麵積優化： 討論在VHDL設計中如何權衡電路的運行速度（性能）和所占用的硬件資源（麵積）。 低功耗設計基礎： 引入一些低功耗設計的基本概念和VHDL實現技巧。 VHDL的IEEE標準演進： 簡要介紹VHDL標準的發展曆程，如VHDL-93, VHDL-2002, VHDL-2008等，以及新版本帶來的特性。 實際項目中的設計流程： 結閤一個完整的項目實例，從需求分析、VHDL代碼編寫、仿真驗證、綜閤到目標硬件的下載，全麵展示一個典型的數字IC或FPGA設計流程。 EDA工具的使用介紹： 雖然本書不側重於某一特定EDA工具的操作，但會提供指導性的建議，幫助讀者瞭解如何將VHDL代碼導入主流的FPGA開發環境（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）或ASIC設計流程中進行綜閤、布局布綫和仿真。 本書特點： 循序漸進： 內容安排由淺入深，從基礎理論到高級應用，層層遞進，適閤不同水平的讀者。 理論與實踐並重： 既有嚴謹的理論推導，又有大量的實例分析，幫助讀者將理論知識轉化為實踐技能。 VHDL應用全麵： 覆蓋VHDL語言的各項重要特性，並展示其在設計各種典型數字電路模塊中的應用。 語言風格自然流暢： VHDL代碼示例清晰、規範，易於理解和模仿。 圖文並茂： 豐富的圖錶和示意圖，直觀地展示電路結構和工作原理。 麵嚮工程實踐： 緊密結閤當前數字係統設計的實際需求，幫助讀者掌握解決實際工程問題的能力。 無論您是初學者，希望建立紮實的數字邏輯基礎和VHDL編程能力，還是有一定經驗的設計師，希望提升VHDL設計水平並掌握現代EDA工具的應用，本書都將是您寶貴的參考資料。通過學習本書，您將能夠獨立完成復雜的數字係統設計，為您的職業生涯打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本《VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版）》簡直是入門小白的福音！我之前對數字邏輯設計完全是零基礎，看其他資料總覺得雲裏霧裏，概念一大堆。但這本書就不同瞭，它從最基礎的時鍾、觸發器開始講，循序漸進，邏輯非常清晰。尤其是VHDL部分，作者用瞭大量的實例，從簡單的加法器、寄存器，到更復雜的狀態機、內存控製器，每一步都剖析得非常到位。我最喜歡的一點是，它不僅僅是教你VHDL語法，更重要的是教會你如何用VHDL來思考數字電路的設計。它會告訴你為什麼這麼寫，這樣做有什麼好處，以及可能的替代方案。閱讀過程中，我感覺自己像是跟著一位經驗豐富的老工程師在一步步實踐。書中的圖示也非常精美，很多電路圖和時序圖都畫得很規範，很容易理解。我甚至可以一邊看書一邊在FPGA開發闆上嘗試書中的代碼，那種從理論到實踐的融會貫通的感覺，真的太棒瞭！

評分☆☆☆☆☆

《VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版）》這本書最讓我印象深刻的是其內容的完整性和體係性。它從數字邏輯電路的基礎知識開始，逐步過渡到VHDL語言的詳細講解，再到復雜的數字係統設計實例。書中涵蓋瞭從基本邏輯門到處理器設計等廣泛的主題，能夠滿足不同層次讀者的需求。我之前在工作中遇到過一些設計難題，通過查閱這本書，總能找到相關的章節和解決方案。它就像一本“百科全書”，能夠解決我在數字邏輯設計和VHDL應用過程中遇到的絕大多數問題。而且，書中的參考文獻和拓展閱讀的建議也為我進一步深入學習提供瞭方嚮。這本書絕對是我近幾年來讀過的最值得推薦的技術書籍之一。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在入手《VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版）》之前，我對VHDL的掌握程度僅限於皮毛，很多時候隻是照貓畫虎。但這本書徹底改變瞭我的認知。它不僅詳細講解瞭VHDL的語法結構，更重要的是，它深入剖析瞭VHDL在實際硬件設計中的應用策略。比如，書中關於如何將高層次抽象的算法轉化為可綜閤的VHDL代碼，以及如何根據目標FPGA器件的特點進行設計優化，都提供瞭非常寶貴的指導。我尤其喜歡書中關於狀態機設計的章節，它不僅講解瞭各種狀態機的實現方式，還對比瞭它們的優缺點，並給齣瞭在不同場景下的最佳選擇。這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期，讓我對數字邏輯設計的理解上升瞭一個新的颱階。

評分☆☆☆☆☆

對於我這種已經有一定數字電路基礎，但想深入學習VHDL的讀者來說，《VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版）》同樣提供瞭一套係統而深入的解決方案。它並沒有停留在基礎語法的介紹，而是花瞭很多篇幅講解如何運用VHDL進行更高效、更優化的電路設計。書中對時序邏輯、組閤邏輯的深入分析，以及如何將其映射到FPGA架構上，都寫得鞭闢入裏。特彆是關於時序約束、時鍾域交叉處理、異步復位同步釋放等高級話題，本書都有詳盡的闡述和實用的建議。我特彆欣賞書中對一些常見設計陷阱的提示，比如競態條件、時鍾抖動等，這些都是在實際項目中極易遇到的問題，但本書能提前預警並給齣規避方法，大大降低瞭學習成本和調試難度。它就像一位資深導師，能幫你理清思路，少走彎路。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和語言風格都非常令人舒服，不像很多技術書籍那樣枯燥乏味。《VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計（第四版）》在保持專業性的同時，融入瞭許多便於讀者理解的錶達方式。作者善於使用類比和通俗的語言來解釋復雜的概念，讓我在閱讀時不會感到壓力。而且，書中提供的代碼示例非常實用，並且都有配套的仿真波形和結果分析，這對於我這種喜歡動手實踐的人來說，簡直是太友好瞭。我曾經嘗試過其他一些VHDL的書，但要麼代碼晦澀難懂，要麼仿真結果含糊不清，很難真正學到東西。這本書的每一個例子都經過瞭精心的設計和驗證，讓我能夠切實地感受到VHDL的強大之處。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一位循循善誘的良師益友。

評分☆☆☆☆☆

紙張有些薄

評分☆☆☆☆☆

紙張有些薄

評分☆☆☆☆☆

沒看幾天書就開裂瞭，質量很差

評分☆☆☆☆☆

不錯的書，還會買

評分☆☆☆☆☆

好東西～

評分☆☆☆☆☆

書不錯，正版

評分☆☆☆☆☆

不錯不錯不錯，我好喜歡

評分☆☆☆☆☆

專業書籍，內容不錯。

評分☆☆☆☆☆

挺好的書質量很好下次還買