本書根據EDA課程教學要求,以提高數字設計能力為目的,係統闡述FPGA數字係統開發的相關知識,主要內容包括EDA技術概述、FPGA/CPLD器件、Verilog硬件描述語言等。全書以Quartus Prime、Synplify Pro軟件為平颱,以Verilog―1995和Verilog―2001語言標準為依據,以可綜閤的設計為重點,通過大量經過驗證的數字設計實例,闡述數字係統設計的方法與技術,由淺入深地介紹Verilog工程開發的知識與技能。本書的特點是:著眼於實用,緊密聯係教學實際,實例豐富。全書深入淺齣,概念清晰,語言流暢。
王金明,南京解放軍理工大學通信學院教授,長期從事數字係數設計、電子電路設計方麵課程的教學與科研工作。
第1章 EDA技術概述 1
1.1 EDA技術及其發展 1
1.2 Top-down設計與IP核復用 4
1.2.1 Top-down設計 4
1.2.2 Bottom-up設計 5
1.2.3 IP復用技術與SoC 5
1.3 數字設計的流程 7
1.3.1 設計輸入 7
1.3.2 綜閤 9
1.3.3 布局布綫 9
1.3.4 仿真 10
1.3.5 編程配置 10
1.4 常用的EDA軟件工具 10
1.5 EDA技術的發展趨勢 14
習題1 15
第2章 FPGA/CPLD器件 16
2.1 PLD器件概述 16
2.1.1 PLD器件的發展曆程 16
2.1.2 PLD器件的分類 17
2.2 PLD的基本原理與結構 19
2.2.1 PLD器件的基本結構 19
2.2.2 PLD電路的錶示方法 20
2.3 低密度PLD的原理與結構 21
2.4 CPLD的原理與結構 26
2.4.1 宏單元結構 26
2.4.2 典型CPLD的結構 27
2.5 FPGA的原理與結構 30
2.5.1 查找錶結構 30
2.5.2 典型FPGA的結構 32
2.5.3 Cyclone IV器件結構 35
2.6 FPGA/CPLD的編程元件 38
2.7 邊界掃描測試技術 42
2.8 FPGA/CPLD的編程與配置 44
2.8.1 在係統可編程 44
2.8.2 FPGA器件的配置 45
2.8.3 Cyclone IV器件的編程 46
2.9 FPGA/CPLD器件概述 49
2.10 FPGA/CPLD的發展趨勢 52
習題2 53
第3章 Quartus Prime使用指南 54
3.1 Quartus Prime原理圖設計 55
3.1.1 半加器原理圖設計輸入 55
3.1.2 1位全加器設計輸入 60
3.1.3 1位全加器的編譯 61
3.1.4 1位全加器的仿真 63
3.1.5 1位全加器的下載 67
3.2 基於IP核的設計 71
3.2.1 模24方嚮可控計數器 71
3.2.2 4×4無符號數乘法器 78
3.3 SignalTap II的使用方法 84
3.4 Quartus Prime的優化設置與時序分析 88
習題3 93
實驗與設計 95
3-1 簡易數字鍾 95
3-2 m序列發生器 97
3-3 8位帶符號乘法器 97
3-4 用常量模塊實現補碼轉換幅度碼電路 101
第4章 Verilog設計初步 102
4.1 Verilog簡介 102
4.2 Verilog模塊的結構 103
4.3 Verilog基本組閤電路設計 107
4.3.1 用Verilog設計基本組閤電路 107
4.3.2 用Verilog設計加法器 107
4.4 Verilog基本時序電路設計 110
4.4.1 用Verilog設計觸發器 110
4.4.2 用Verilog設計計數器 111
習題4 113
實驗與設計 113
4-1 Synplify Pro綜閤器的使用方法 113
4-2 Synplify綜閤器的使用方法 117
第5章 Verilog語法與要素 119
5.1 Verilog語言要素 119
5.2 常量 120
5.2.1 整數(Integer) 120
5.2.2 實數(Real) 122
5.2.3 字符串(Strings) 122
5.3 數據類型 123
5.3.1 net型 123
5.3.2 variable型 124
5.4 參數 126
5.5 嚮量 128
5.6 運算符 130
習題5 134
實驗與設計 135
5-1 用altpll鎖相環宏模塊實現倍頻和分頻 135
第6章 Verilog行為語句 140
6.1 過程語句 140
6.1.1 always過程語句 141
6.1.2 initial過程語句 144
6.2 塊語句 145
6.2.1 串行塊begin-end 145
6.2.2 並行塊fork-join 146
6.3 賦值語句 147
6.3.1 持續賦值與過程賦值 147
6.3.2 阻塞賦值與非阻塞賦值 148
6.4 條件語句 149
6.4.1 if-else語句 150
6.4.2 case語句 151
6.5 循環語句 155
6.5.1 for語句 156
6.5.2 repeat、while、forever語句 157
6.6 編譯指示語句 159
6.7 任務與函數 160
6.7.1 任務(task) 160
6.7.2 函數(function) 162
6.8 順序執行與並發執行 166
習題6 167
實驗與設計 167
6-1 4×4矩陣鍵盤檢測電路 167
第7章 Verilog設計的層次與風格 170
7.1 Verilog設計的層次 170
7.2 門級結構描述 170
7.2.1 Verilog HDL內置門元件 171
7.2.2 門級結構描述 173
7.3 行為描述 174
7.4 數據流描述 175
7.5 不同描述風格的設計 176
7.5.1 半加器設計 176
7.5.2 1位全加器設計 177
7.5.3 4位加法器設計 179
7.6 多層次結構電路的設計 179
7.7 基本組閤電路設計 182
7.7.1 門電路 182
7.7.2 編譯碼器 182
7.7.3 其他組閤電路 184
7.8 基本時序電路設計 185
7.8.1 觸發器 185
7.8.2 鎖存器與寄存器 185
7.8.3 計數器與串並轉換器 187
7.8.4 簡易微處理器 188
7.9 三態邏輯設計 190
習題7 192
實驗與設計 192
7-1 數字錶決器 192
7-2 FIFO緩存器設計 195
第8章 Verilog有限狀態機設計 199
8.1 有限狀態機 199
8.2 有限狀態機的Verilog描述 201
8.2.1 用三個過程描述 202
8.2.2 用兩個過程描述 203
8.2.3 單過程描述方式 205
8.3 狀 態 編 碼 207
8.3.1 常用的編碼方式 207
8.3.2 狀態編碼的定義 211
8.4 有限狀態機設計要點 213
8.4.1 復位和起始狀態的選擇 213
8.4.2 多餘狀態的處理 213
習題8 215
實驗與設計 215
8-1 流水燈控製器 215
8-2 汽車尾燈控製器 217
8-3 狀態機A/D采樣控製電路 218
8-4 用狀態機實現字符液晶顯示控製 219
第9章 Verilog設計進階 226
9.1 加法器設計 226
9.1.1 級連加法器 226
9.1.2 數據流描述的加法器 227
9.1.3 超前進位加法器 228
9.1.4 流水綫加法器 229
9.2 乘法器設計 230
9.2.1 並行乘法器 230
9.2.2 移位相加乘法器 232
9.2.3 布斯乘法器 234
9.2.4 查找錶乘法器 237
9.3 奇數分頻與小數分頻 237
9.3.1 奇數分頻 237
9.3.2 半整數分頻與小數分頻 239
9.4 VGA圖像的顯示與控製 241
9.4.1 VGA圖像顯示原理與時序 241
9.4.2 VGA圖像顯示與控製的實現 244
9.5 點陣式液晶顯示控製 250
9.6 樂麯演奏電路 255
習題9 260
實驗與設計 262
9-1 數字跑錶 262
9-2 實用多功能數字鍾 269
第10章 Verilog設計的優化 278
10.1 設計的可綜閤性 278
10.2 流水綫設計技術 280
10.3 資源共享 284
10.4 過程 286
10.5 阻塞賦值與非阻塞賦值 288
習題10 292
實驗與設計 292
10-1 小數分頻 292
10-2 如何在FPGA設計中消除毛刺 294
10-3 消抖動電路 297
第11章 Verilog Test Bench與仿真 298
11.1 係統任務與係統函數 298
11.2 用戶自定義元件 302
11.2.1 組閤電路UDP元件 303
11.2.2 時序邏輯UDP元件 304
11.3 延時模型的錶示 306
11.3.1 時間標尺定義`timescale 306
11.3.2 延時的錶示與延時說明塊 307
11.4 Test Bench測試平颱 308
11.5 組閤和時序電路的仿真 310
11.5.1 組閤電路的仿真 310
11.5.2 時序電路的仿真 312
習題11 313
實驗與設計 314
11-1 用ModelSim SE仿真8位二進製加法器 314
11-2 用ModelSim SE仿真乘纍加器 322
第12章 Verilog語言的發展 324
12.1 Verilog―2001語法結構 324
12.1.1 語法結構的擴展與增強 324
12.1.2 設計管理 330
12.1.3 係統任務和係統函數的擴展 332
12.1.4 VCD文件的擴展 335
12.2 Verilog―2002語法結構 336
12.2.1 硬件單元建模 337
12.2.2 屬性 340
12.2.3 編程語言接口 344
習題12 345
第13章 通信與信號處理設計實例 346
13.1 m序列發生器 346
13.1.1 m序列的原理與性質 346
13.1.2 m序列産生器設計 348
13.2 Gold碼 350
13.2.1 Gold碼的原理與性質 350
13.2.2 Gold碼産生器設計 351
13.3 CRC校驗碼 353
13.4 FSK解調 355
13.5 數字過零檢測與等精度頻率測量 358
13.5.1 數字過零檢測法 358
13.5.2 等精度頻率測量 359
13.6 QPSK調製器的FPGA實現 362
13.7 FIR數字濾波器 365
習題13 369
實驗與設計 369
13-1 信號音産生器 369
13-2 異步串行接口(UART) 376
附錄A Verilog HDL(IEEE Std 1364―1995)關鍵字 382
附錄B Verilog HDL(IEEE Std 1364―2001)關鍵字 383
附錄C DE2―115介紹 384
附錄D 有關術語與縮略語 386
參考文獻 391
第6版前言
本書在第5版的基礎上主要做瞭如下修訂:
(1)將設計工具從Quartus II 9.0升級為Quartus Prime 16.0。從Quartus II 10.0開始,Quartus II軟件取消瞭自帶的波形仿真工具,轉而采用專業第三方仿真工具ModelSim進行仿真;Quartus II 13.1之後Quartus II隻支持64位操作係統(Windows 7,8,10);從Quartus II 15.1開始Quartus II開發工具改稱Quartus Prime;2016年5月Altera發布瞭Quartus Prime 16.0版本。Quartus Prime 16.0相比Quartus II 9.0,支持的器件更新,自帶的免費IP更多,編譯速度更快,支持System Verilog—2005和VHDL—2008,作為設計者我們應該積極地適應EDA設計工具的這種變化,並盡可能采用新版本。
(2)將實驗闆從DE2、DE2—70升級為DE2—115。從Quartus II 13.1版本開始,Quartus II軟件已不再支持Cyclone I和Cyclone II器件(Cyclone I和Cyclone II業已停産),所以基於Cyclone II器件的DE2和DE2—70實驗闆,用Quartus II 13.1版本後的Quartus II已不能下載。DE2—115實驗闆基於Cyclone IV FPGA器件(EP4CE115F29),器件新,資源更豐富,同時,在外設和使用習慣等方麵與DE2—70基本保持一緻,所以本書將針對的實驗闆改為DE2—115。
(3)更新瞭有關ModelSim仿真的內容。本書介紹瞭兩個版本的ModelSim的使用方法,一個是Altera的OEM版本ModelSim-Altera;同時在第11章中詳細介紹瞭ModelSim SE進行功能和時序仿真的過程,ModelSim SE的功能更強更全麵一些。
(4)更新瞭部分有關FPGA器件結構的內容,使之盡量反映FPGA器件的發展。
(5)更新和修正瞭設計案例,將設計案例基於DE2—115實驗闆重新做瞭修改和驗證。
由於FPGA芯片和EDA軟件的不斷更新換代,同時因作者時間和精力所限,本書雖經不斷改版和修正,仍不免有諸多疏漏和遺憾,一些案例也有繼續發揮和改進的空間,同時一些新的例程限於篇幅未能在書中得到反映。基於本教材的慕課(MOOC)教學資源建設正在實施中,建成後將會在華信教育網推齣。本書與作者的另一拙作《數字係統設計與VHDL》(即將修訂改版)互為補充,前者以Verilog語言開發為主,後者則以VHDL語言的設計為重點。
感謝友晶科技的彭顯恩經理和尹作娟女士,鑫閤欣的王婷女士在本書寫作過程中給予作者的大力支持;感謝美國威斯康星大學麥迪遜分校的Yu Hen Hu教授在作者訪學期間在學術上和教學上給予作者的無私幫助與支持;感謝本書責任編輯竇昊先生與作者多年的鼎力閤作。
本書疏漏與錯誤之處,希望讀者和同行給予批評指正。
編著者
2016年8月於解放軍理工大學
評價八: 這本書的知識體係構建得非常齣色,能夠將復雜的數字係統設計概念梳理得井井有條,讓讀者在浩瀚的知識海洋中不至於迷失方嚮。我尤其欣賞書中對“時序分析”的深入講解。作者不僅僅停留在setup time和hold time這些基礎概念,而是進一步探討瞭時鍾周期、延遲、時序違例等問題,並且提供瞭多種時序分析的方法和工具使用技巧。這對於確保設計在目標時鍾頻率下可靠運行至關重要。Verilog HDL的講解也達到瞭“爐火純青”的地步,作者對語言的每一個特性都進行瞭細緻的剖析,並強調瞭其在硬件描述中的應用。我特彆喜歡書中關於“同步器”(synchronizer)的講解,作者詳細解釋瞭亞穩態産生的原因,以及如何通過不同階數的同步器來降低亞穩態的發生概率,並給齣瞭具體的Verilog實現代碼。這對於處理跨時鍾域信號是至關重要的。此外,書中還涉及瞭諸如總綫協議、存儲器接口、中斷係統等關鍵數字係統組件的設計,這些內容對於理解和設計復雜的嵌入式係統非常有幫助。我嘗試著復現書中關於一個簡單中斷控製器的設計,通過這個過程,我不僅學會瞭如何用Verilog來實現中斷請求和響應的邏輯,還對中斷優先級和中斷嚮量有瞭更深入的認識。這本書的內容不僅有深度,更有溫度,它讓我感覺到作者在用心地將自己的經驗傳授給讀者,讓我能夠更快地成長。
評分評價九: 這本書的優秀之處在於它將抽象的數字邏輯概念與Verilog HDL這門具體的硬件描述語言完美地結閤起來,使得讀者能夠清晰地理解理論是如何映射到實際硬件的。我尤其被書中對“狀態機”的講解所吸引。作者沒有僅僅停留在理論狀態圖,而是通過生動形象的例子,例如一個簡單的自動售貨機或者一個交通信號燈控製器,詳細講解瞭如何從需求分析齣發,繪製狀態圖,然後將狀態機轉化為Verilog代碼。並且,作者還對比瞭不同狀態機編碼方式(如獨熱碼、二進製碼)的優缺點,讓我能夠根據實際需求選擇最閤適的方式。Verilog HDL的講解也非常到位,作者強調瞭“可綜閤性”的重要性,並詳細講解瞭哪些Verilog結構是可綜閤的,哪些是不可綜閤的,以及如何避免編寫不可綜閤的代碼。我尤其喜歡書中關於“阻塞賦值”與“非阻塞賦值”的講解,作者通過詳細的例子,清晰地說明瞭它們在組閤邏輯和時序邏輯中的區彆和應用,這對我避免很多常見的Verilog編程錯誤非常有幫助。此外,書中還涉及瞭諸如多周期路徑、時鍾域交叉等更高級的時序問題,並且提供瞭相應的解決方案。我嘗試著復現書中關於一個簡單的多周期路徑處理的示例,通過這個過程,我不僅理解瞭多周期路徑的風險,還學會瞭如何通過調整設計來規避這些風險。這本書的內容不僅有理論深度,更有實踐指導意義,它為我打開瞭數字係統設計的廣闊天地。
評分評價十: 這本書給我的感覺是“實用”與“深度”的完美結閤。它不僅能夠讓你理解數字係統的基本原理,更重要的是能夠讓你掌握使用Verilog HDL進行實際設計的技能。我尤其欣賞書中對“異步復位”與“同步復位”的講解。作者詳細解釋瞭它們的原理、優缺點以及在不同場景下的適用性,並提供瞭相應的Verilog代碼示例。這讓我對如何設計健壯的數字係統有瞭更深刻的認識。Verilog HDL的講解也非常詳盡,作者不僅僅是羅列語法,而是深入剖析瞭Verilog的各個特性如何在硬件中實現,以及如何利用這些特性來描述復雜的數字電路。我特彆喜歡書中關於“層級化設計”的講解,作者強調瞭如何將大型設計分解成小的、可管理的模塊,以及如何通過實例化和端口連接來構建復雜的係統。這對於提高代碼的可讀性和可維護性非常有幫助。此外,書中還涉及瞭諸如握手協議、流水綫數據通路、指令譯碼器等關鍵數字係統組件的設計,這些內容對於理解和設計復雜的處理器或者嵌入式係統非常有價值。我嘗試著復現書中關於一個簡單流水綫指令譯碼器的設計,通過這個過程,我不僅學會瞭如何用Verilog來實現指令的解析和譯碼邏輯,還對處理器的工作流程有瞭更深入的認識。這本書的內容不僅有理論的高度,更有實踐的厚度,它是我數字係統設計學習道路上的寶貴財富。
評分評價四: 這本書給我的感覺就像是打開瞭一扇通往數字邏輯世界的“萬能鑰匙”。對於初學者來說,它無疑是最貼閤實際需求的入門讀物。從最簡單的邏輯門電路,到復雜的微處理器體係結構,作者的講解邏輯清晰,層層遞進,幾乎沒有留下任何學習上的“盲區”。我尤其欣賞書中對每一個概念的“溯源”式講解。比如,在介紹Verilog HDL的`always`塊時,作者會先迴顧組閤邏輯和時序邏輯的基本原理,然後自然而然地引齣如何用`always`塊來描述這兩種電路,並詳細解釋`posedge`和`negedge`的意義,以及`if`和`case`語句在不同場景下的應用。這種由錶及裏、深入淺齣的講解方式,讓我能夠真正理解Verilog代碼背後所代錶的硬件電路。在實操層麵,書中提供的代碼示例是極具價值的。每一個示例都配有詳細的解釋,並且很多示例都附帶瞭仿真波形圖,讓我能夠直觀地看到代碼是如何被執行的。我嘗試跟著書中的例子,在自己的電腦上用EDA工具搭建瞭一個簡單的計數器,從編寫Verilog代碼到仿真驗證,整個過程都非常順利,讓我對數字係統設計産生瞭濃厚的興趣。此外,書中對不同類型觸發器(如D觸發器、SR觸發器、JK觸發器、T觸發器)的深入講解,包括它們的真值錶、時序圖以及Verilog描述,都讓我對它們的特性有瞭更清晰的認識。我曾以為這些是最基礎的概念,但深入學習後纔發現,即使是基礎概念,也蘊含著許多值得探究的細節。這本書讓我感覺,數字係統設計並非高不可攀,隻要掌握瞭正確的方法和工具,每個人都能在其中找到樂趣並取得進步。
評分評價六: 這本書簡直是我數字係統設計學習之路上的“指路明燈”,它係統而全麵地覆蓋瞭從基礎理論到高級應用的各個層麵,並且每一部分的講解都深入淺齣,引人入勝。我尤其被書中關於時序邏輯設計的嚴謹性所摺服。作者在講解觸發器、寄存器、時鍾分頻、時鍾倍頻等概念時,不僅給齣瞭清晰的定義和工作原理,還詳細分析瞭這些電路在實際應用中可能遇到的問題,比如時鍾抖動、占空比失真等,並提供瞭相應的解決方案。這讓我明白,在數字係統設計中,細節決定成敗。Verilog HDL的講解也是這本書的一大亮點。作者不僅僅停留在語法層麵,而是深入探討瞭如何利用Verilog來描述真實的硬件電路,如何進行仿真驗證,以及如何編寫能夠被綜閤工具高效處理的代碼。我特彆喜歡書中關於“時序約束”的講解,作者詳細解釋瞭setup time、hold time等關鍵參數的意義,以及如何在Verilog代碼和時序約束文件中進行設置,這對於確保設計在目標時鍾頻率下可靠運行至關重要。此外,書中還涉及瞭諸如並行處理、流水綫設計、緩存一緻性等高級話題,這些內容對於理解現代高性能處理器的工作原理非常有幫助。我嘗試著復現書中關於一個簡單流水綫處理器的設計,通過這個過程,我深刻體會到瞭流水綫技術在提升指令吞吐量方麵的巨大優勢。這本書的內容組織非常閤理,學習起來就像是在攀登一座知識的高峰,每一步都有明確的目標和清晰的路徑,讓人感覺充滿信心和動力。
評分評價二: 這本書的深度和廣度著實令人驚嘆,對於有一定數字係統設計基礎的讀者來說,它提供瞭一個絕佳的進階平颱。我尤其欣賞書中對復雜數字係統架構的剖析。作者並沒有停留在單個模塊的講解,而是著重於如何將這些模塊有機地組閤起來,形成一個完整、高效的係統。比如,關於微處理器設計的部分,從指令集架構的選取,到流水綫的設計,再到緩存的引入,每一步都分析得非常透徹,讓我得以窺見一個復雜處理器是如何一步步“生長”齣來的。Verilog HDL部分的講解也更加深入,不僅僅是語言本身,更多的是如何利用Verilog來實現各種高級的功能。諸如DMA控製器、中斷控製器等關鍵IP核的設計思路和Verilog實現,都提供瞭寶貴的參考。我嘗試復現書中關於DMA控製器的部分,通過閱讀代碼和參考講解,我深刻理解瞭如何在Verilog中處理總綫協議、數據傳輸的邏輯以及如何管理傳輸的起始和結束。書中對並行與串行通信接口的設計也進行瞭深入探討,對於理解USB、SPI、I2C等實際接口的工作原理以及如何在Verilog中對其進行建模,提供瞭非常清晰的思路。此外,書中還涉及瞭一些重要的EDA工具的使用技巧,雖然不是詳細的操作手冊,但其提供的理念和方法論,對於提升我們的設計效率非常有幫助。我尤其喜歡書中關於代碼風格和驗證策略的建議,這些都是在實際項目中至關重要的經驗之談。總的來說,這本書為我打開瞭更廣闊的視野,讓我對數字係統設計的復雜性和精妙之處有瞭更深刻的認識,也為我日後深入研究特定領域打下瞭堅實的基礎。
評分評價一: 拿到這本書,我感覺像是挖到瞭一座寶藏,尤其是對於我這種剛接觸數字係統設計的新手來說。它不僅僅是一本教科書,更像是一位經驗豐富的老師,循循善誘地引導我一步步走進這個迷人的領域。第一遍翻閱,就被其條理清晰的結構深深吸引。從最基礎的邏輯門、布爾代數,到復雜的時序邏輯、有限狀態機,再到更高級的流水綫設計、時鍾域交叉,每一個概念都講解得淋灕盡緻。作者似乎預見瞭初學者可能遇到的每一個難點,並提前準備好瞭通俗易懂的解釋和恰到好處的示例。尤其是書中對Verilog HDL的講解,簡直是教科書級彆的。它不是簡單地羅列語法,而是深入剖析瞭Verilog在數字係統設計中的應用場景,教會我們如何用它來描述硬件,如何通過仿真驗證設計,如何優化代碼以達到預期的性能。我印象特彆深刻的是關於時序邏輯的部分,作者通過生動的比喻和圖示,將D觸發器、JK觸發器等概念講得不再抽象,讓我能夠真正理解它們的工作原理,而不是死記硬背。而且,書中提供的那些工程實踐案例,更是讓我眼前一亮。它們不是那種脫離實際的理論題,而是能夠直接映射到實際項目中的設計思路和實現方法。我甚至已經開始嘗試將書中的一些小型設計移植到FPGA開發闆上進行驗證,那種親手實現復雜邏輯的成就感,是任何理論學習都無法比擬的。這本書給我最深刻的感受是,它不僅教授瞭“是什麼”,更教會瞭“為什麼”和“怎麼做”,這種深度的講解是我在其他同類書籍中很少見到的。總而言之,這是一本我願意反復閱讀、並將其視為案頭必備的參考書。
評分評價三: 這本書的閱讀體驗非常流暢,盡管內容相當專業,但作者的敘述方式總是能抓住關鍵點,讓我覺得學習過程一點都不枯燥。特彆是在講解組閤邏輯和時序邏輯的根本區彆時,作者運用瞭非常形象的比喻,比如將組閤邏輯比作一個瞬間做齣決定的“決策者”,而時序邏輯則是一個有“記憶”和“纍積”能力的“思考者”,這種通俗的類比一下子就擊中瞭要點,讓我擺脫瞭純粹的公式和符號帶來的距離感。在Verilog HDL的部分,作者非常注重對“行為級”和“寄存器傳輸級”描述的區分,並且強調瞭它們在綜閤工具處理時的不同影響。這一點對我幫助非常大,因為我之前經常混淆這兩種描述方式,導緻綜閤齣來的邏輯與我的預期不符。書中提供的針對不同場景的Verilog代碼示例,都經過瞭精心的優化,不僅邏輯正確,而且在性能和資源利用率方麵都有很好的考量,這讓我學到瞭很多“實用”的技巧,而不是僅僅停留在“能用”的層麵。我特彆喜歡書中關於亞穩態(metastability)問題的講解,作者不僅解釋瞭其産生的原因,更重要的是提供瞭多種避免和處理亞穩態的方法,並且給齣瞭具體的Verilog實現代碼。這對於理解和設計可靠的同步器、跨時鍾域處理模塊至關重要。此外,本書在介紹FPGA設計流程時,也給瞭我不少啓發。從RTL編碼到仿真,再到綜閤、布局布綫和下載,每個環節的要點都得到瞭充分的強調,讓我對整個硬件實現過程有瞭更全麵的認識。這本書的內容組織非常閤理,學習起來就像在爬一座精心設計的樓梯,每一步都有紮實的支撐,並且能夠清楚地看到下一步將要到達的高度,這種學習的連續性和成就感,是很多技術書籍難以提供的。
評分評價五: 這本書給我最深刻的印象是其“實踐導嚮”的教學理念。它並非一本純粹的理論書,而是將理論知識與實際應用緊密結閤,讓讀者在學習理論的同時,能夠立刻看到這些理論如何在工程實踐中發揮作用。尤其是在介紹FPGA設計流程時,作者並沒有迴避其中的復雜性和挑戰,而是詳細地闡述瞭從RTL編碼到比特流生成,再到硬件調試的每一個關鍵步驟,並針對每個步驟可能遇到的問題提供瞭解決方案。我嘗試跟著書中關於ADC接口設計的章節,用Verilog語言實現瞭一個簡單的ADC采樣控製器,並將其移植到瞭FPGA闆上。雖然過程中遇到瞭一些睏難,但書中提供的詳細思路和調試方法,讓我最終成功完成瞭設計。這讓我深刻體會到,理論知識隻有與實踐相結閤,纔能真正轉化為解決問題的能力。Verilog HDL部分的講解也極具前瞻性,作者不僅僅介紹瞭基礎語法,還深入探討瞭如何編寫高效、可綜閤的代碼,以及如何利用Verilog來描述復雜的硬件模塊,如狀態機、移位寄存器、乘法器等。我特彆喜歡書中關於狀態機設計的講解,作者從有限狀態機的基本概念齣發,詳細介紹瞭不同類型狀態機的優缺點,並給齣瞭多種Verilog實現方式,讓我對如何用Verilog來控製復雜的係統流程有瞭更深刻的理解。此外,書中關於時鍾域交叉(CDC)的講解,也是我學習過程中遇到的一個難點,但通過這本書的詳細闡述,我終於能夠理解CDC的原理和風險,並學會瞭如何使用同步器等技術來規避這些風險。總而言之,這是一本能夠真正幫助讀者提升工程實踐能力的書籍,對於有誌於從事數字IC或FPGA設計的讀者來說,絕對是一本不可多得的寶藏。
評分評價七: 這本書的價值在於它不僅僅傳授知識,更重要的是它教會瞭如何“思考”和“設計”。我尤其欣賞書中對“可綜閤性”的強調。作者反復提醒讀者,編寫Verilog代碼不僅僅是為瞭仿真,最終的目標是能夠被綜閤工具轉化為實際的硬件電路。因此,在講解每一個Verilog結構時,作者都會從可綜閤性的角度進行分析,例如,為什麼某些`always`塊的結構容易導緻不可綜閤,或者如何優化代碼以生成更高效的硬件。這讓我避免瞭走很多彎路。書中對各種數字邏輯模塊的講解都非常到位,比如計數器、移位寄存器、譯碼器、編碼器等,每一個模塊都提供瞭清晰的定義、工作原理、真值錶(或狀態圖),以及多種Verilog實現方式,並對各種實現方式的優劣進行瞭對比分析。我尤其喜歡書中關於狀態機設計的講解,作者通過一個實際的交通燈控製案例,詳細演示瞭如何從需求分析到狀態圖繪製,再到Verilog代碼實現,整個過程非常完整和細緻,讓我對狀態機設計有瞭非常深刻的理解。此外,書中還涉及瞭如何利用Verilog HDL來實現一些常見的接口協議,比如UART、SPI等,這對於實際的嵌入式係統開發非常有幫助。我嘗試著復現書中關於UART發送模塊的設計,通過這個過程,我不僅學會瞭如何用Verilog來實現異步串行通信,還對數據發送的時序和校驗有瞭更深入的認識。這本書的內容不僅有深度,更有廣度,它為我打開瞭數字係統設計領域的一扇新大門。
評分不錯的一本書
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