9787302287988 可编程逻辑器件基础 清华大学出版社 董海青 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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董海青 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302287988

商品编码：29297898074

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名：可编程逻辑器件基础

定价：25.00元

作者：董海青

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787302287988

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书主要包括器件、工具、语言、单元电路和实例五个部分。器件部分主要介绍了目前常用的可编程逻辑器件及其发展；工具部分主要介绍了仿真工具ModelSim、综合工具XilinxISE和开发板；语言部分详细介绍了VerilogHDL的基本语法、程序结构等；单元电路部分主要介绍了组合逻辑电路和时序逻辑电路的VerilogHDL设计和仿真验证；实例部分主要介绍了基于开发板的复杂数字系统的基本设计和验证。
　　《21世纪高职高专电子信息类实用规划教材：可编程逻辑器件基础》可作为高职高专微电子技术、电子线路设计、通信技术等相关专业的教材用书，同时也可以作为从事FPGA设计的相关从业人员的参考用书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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嵌入式系统设计与FPGA实现 内容梗概 本书深入探讨了嵌入式系统的设计原理、关键技术以及在现场可编程门阵列（FPGA）平台上的实现方法。全书围绕着“从理论到实践”的逻辑展开，旨在为读者提供一个全面而深入的嵌入式系统开发框架。 第一部分：嵌入式系统基础理论 嵌入式系统的概念与发展 定义与特征： 详细阐述嵌入式系统的核心概念，强调其“嵌入式”特性——即作为更大系统的一部分，具有专用功能、实时性、低功耗、高可靠性等关键特征。 发展历程与趋势： 回顾嵌入式系统从早期简单控制器到如今高度集成的物联网设备、人工智能终端的发展脉络，分析当前和未来的发展趋势，如智能化、网络化、低功耗化、实时操作系统（RTOS）的广泛应用等。 应用领域分析： 广泛列举嵌入式系统在消费电子、工业自动化、汽车电子、医疗设备、通信设备、航空航天等众多领域的典型应用案例，帮助读者理解嵌入式系统的广阔前景。 嵌入式微处理器与微控制器 体系结构： 深入剖析主流嵌入式处理器的体系结构，包括ARM、MIPS、RISC-V等，讲解指令集、流水线、缓存、内存管理单元（MMU）等关键组成部分的功能与作用。 指令集体系结构（ISA）： 区分RISC与CISC指令集的特点，讲解嵌入式处理器常用的指令类型，如数据处理指令、跳转指令、存储指令等，并探讨指令编码与优化。 内存系统： 详细介绍嵌入式系统中常见的内存类型，如RAM（SRAM、DRAM）、ROM（Flash Memory）、EEPROM等，以及它们的特性、工作原理和选择依据。讲解内存的组织方式、寻址模式、总线接口等。 外围接口与总线： 详细阐述嵌入式系统常用的通信接口，如UART、SPI、I2C、CAN、USB、Ethernet等，讲解其工作原理、通信协议、时序图以及在实际应用中的连接方式。重点介绍总线拓扑结构、仲裁机制和数据传输方式。 中断系统： 深入讲解中断的产生机制、中断向量表、中断服务程序（ISR）的设计与编写，以及中断优先级、中断嵌套等概念。分析中断在实现实时响应和提高系统效率中的作用。 DMA（直接内存访问）： 讲解DMA的原理，包括其如何绕过CPU直接进行内存与外设之间的数据传输，以及DMA在提高系统性能、减轻CPU负担方面的优势。 实时操作系统（RTOS） RTOS概述： 解释RTOS的定义、作用和与通用操作系统的区别，重点强调其实时性、多任务调度、同步与通信机制。 核心概念： 详细讲解RTOS中的核心概念，如任务（Task）/线程（Thread）的管理、任务状态（就绪、运行、阻塞、挂起）、任务调度算法（固定优先级、轮转、多级反馈队列等）。 任务同步与通信： 深入介绍RTOS提供的任务间同步与通信机制，包括信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、事件标志（Event Flags）、消息队列（Message Queue）、邮箱（Mailbox）等，并分析它们各自的应用场景和优缺点。 中断与RTOS的结合： 讲解如何在RTOS环境下处理中断，以及如何利用RTOS提供的机制（如中断服务例程与任务的交互）来设计高效、可靠的实时系统。 常用RTOS介绍： 简要介绍业界主流的RTOS，如FreeRTOS、RT-Thread、uCOS等，分析它们的特点、移植方法和开发工具链。 第二部分：FPGA基础与硬件描述语言 FPGA概述与原理 FPGA的定义与优势： 阐述FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为一种可编程逻辑器件的定义，强调其灵活性、并行处理能力、可重构性以及相对于ASIC和微处理器的优势。 FPGA内部结构： 详细介绍FPGA的核心组成单元，包括可配置逻辑块（CLBs/LEs）、输入/输出块（IOBs）、可编程互连线（Routing Resources）、块RAM（BRAM）、DSP Slice（数字信号处理单元）等，并讲解它们的结构和功能。 FPGA开发流程： 梳理FPGA的完整开发流程，包括需求分析、逻辑设计、HDL编码、综合、布局布线、仿真验证、下载配置、硬件调试等。 FPGA与ASIC/MPU的比较： 对比FPGA、ASIC（专用集成电路）和MPU（微处理器）的优缺点，分析它们在不同应用场景下的适用性。 硬件描述语言（HDL） HDL的重要性： 解释HDL在现代数字电路设计中的核心地位，以及为何使用HDL而非传统的原理图输入。 Verilog HDL基础： 语言结构： 介绍Verilog的基本语法，包括模块（module）、端口（port）、数据类型（reg, wire, integer等）、运算符、赋值语句（assign, always）。 行为级建模： 讲解使用`always`块（`always @()`，`always @(posedge clk)`）进行时序逻辑和组合逻辑的设计。 数据流建模： 介绍`assign`语句进行组合逻辑的描述。 结构级建模： 讲解如何实例化其他模块，实现模块的层次化设计。 常用设计模式： 讲解寄存器、多路选择器、译码器、编码器、计数器、状态机（FSM）等典型数字电路模块的Verilog实现。 参数化设计： 介绍`parameter`的使用，实现代码的灵活复用。 VHDL基础（可选）： （如果内容允许，也可简要介绍VHDL，对比Verilog） 语言结构： 介绍VHDL的基本语法，包括实体（entity）、架构（architecture）、端口（port）、数据类型（std_logic, integer等）、进程（process）、赋值语句（<=）。 行为级描述： 讲解使用`process`进行时序和组合逻辑的设计。 结构级描述： 介绍组件（component）的实例化。 常用设计模式： VHDL中相似的设计模式。 FPGA综合与仿真 逻辑综合（Synthesis）： 讲解逻辑综合的概念，即将HDL代码转换为网表（netlist）的过程。介绍综合工具的输入（HDL代码）、输出（网表）、以及综合过程中的约束（timing constraints）。 时序约束： 强调时序约束在FPGA设计中的重要性，讲解时钟定义、时钟周期、输入输出延迟等约束设置，以及如何通过约束指导综合和布局布线工具满足时序要求。 仿真验证： 讲解仿真在FPGA设计验证中的关键作用，包括功能仿真（Functional Simulation）和时序仿真（Timing Simulation）。介绍测试平台（Testbench）的设计，如何激励被测模块（DUT）并检查输出。 静态时序分析（STA）： 介绍STA的原理，以及如何利用STA工具来评估设计的时序性能，发现潜在的时序违例。 第三部分：FPGA在嵌入式系统中的应用 FPGA作为嵌入式处理器的协处理器/加速器 系统架构设计： 讲解如何将FPGA集成到以微处理器/微控制器为核心的嵌入式系统中，构建异构计算平台。分析FPGA在其中承担的角色，如数据预处理、高速计算、硬件加速等。 接口设计： 重点讲解FPGA与嵌入式处理器之间的接口设计，如AXI4、Avalon等总线协议，以及DMA在数据传输中的应用。 IP核（Intellectual Property Core）的应用： 介绍IP核的概念，以及如何利用现有的IP核（如CPU核、通信接口IP、DSP IP）来加速开发。 FPGA作为嵌入式系统的核心控制器 状态机（FSM）设计： 深入讲解如何使用FPGA实现复杂的控制逻辑，通过设计状态机来控制系统的各个部分。 自定义外设控制器： 演示如何使用FPGA实现定制化的外设控制器，以满足特殊应用的需求，如高速数据采集、特殊协议通信等。 实时性与并行性优势： 强调FPGA在实现高实时性、大规模并行处理方面的天然优势，适合于对性能要求极高的应用。 嵌入式Linux与FPGA的结合 软核/硬核处理器在FPGA中： 介绍在FPGA中实现的软核处理器（如NIOS II, MicroBlaze）和硬核处理器（如ARM）的集成方式。 Linux驱动开发： 讲解如何在Linux环境下为FPGA上的自定义硬件开发相应的设备驱动程序。 用户空间应用程序与FPGA交互： 演示如何通过Linux的用户空间应用程序来控制和访问FPGA上的硬件资源。 开发平台与工具链： 介绍集成开发环境（IDE），如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime，以及相关的嵌入式Linux开发工具。 典型应用案例分析 高速数据采集与信号处理： 以数字示波器、频谱分析仪、雷达信号处理等为案例，分析FPGA在其中如何实现高采样率、并行处理和算法加速。 工业自动化与控制： 分析FPGA在PLC（可编程逻辑控制器）、运动控制、实时通信等方面的应用。 图像处理与计算机视觉： 演示FPGA在图像滤波、边缘检测、特征提取、实时视频流处理等方面的硬件加速能力。 通信系统： 介绍FPGA在基带信号处理、高速接口（如SerDes）、协议栈实现等通信领域的应用。 嵌入式AI/ML硬件加速： 探讨FPGA如何用于部署和加速低功耗、实时的边缘AI模型。 第四部分：高级主题与实践指导 低功耗FPGA设计 功耗分析与优化： 讲解FPGA的主要功耗来源，以及如何在设计阶段和综合、布局布线阶段进行功耗优化。 时钟门控、电源门控技术： 介绍低功耗设计中的常用技术。 FPGA设计中的验证方法 仿真与形式验证： 强调全面验证的重要性，介绍更高级的验证技术，如UVM（Universal Verification Methodology）。 硬件调试技术： 介绍片上逻辑分析仪（ILA）、JTAG等硬件调试工具的使用。 嵌入式系统开发实战 项目开发流程： 提供一个完整的嵌入式系统开发项目示例，从需求分析到最终实现，引导读者亲身实践。 常用开发板介绍： 介绍一些主流的FPGA开发板，以及如何利用它们进行项目开发。 总结 本书旨在为读者建立一个清晰的认知框架，理解嵌入式系统设计的方方面面，并掌握利用FPGA这一强大工具实现高效、灵活的嵌入式系统解决方案。通过理论讲解与实际应用相结合，读者将能够独立完成从概念到原型实现的完整嵌入式系统设计项目。

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这本书的出现，对于正在准备考研或者对FPGA感兴趣的同学来说，绝对是一份厚礼。作为一名即将步入研究生的学生，我深知扎实的理论基础对于理解和应用复杂技术的重要性。这本《9787302287988 可编程逻辑器件基础》以其严谨的学术态度和清晰的逻辑结构，为我们提供了一个全面而深入的学习平台。董海青教授在书中对PLD的原理、分类、以及各种关键技术的讲解，都做到了深入浅出。我尤其喜欢书中对硬件描述语言（HDL）与PLD之间关系的阐述，这部分内容对于掌握FPGA开发至关重要。书中提到的关于逻辑综合、时序分析的理论知识，虽然听起来有些抽象，但通过书中详细的图示和解释，让我能够逐渐理解其中的奥秘。我注意到书中还涉及了一些关于IP核设计和验证的初步内容，这对于我们未来进行复杂的FPGA项目开发非常有启发。总而言之，这本书不仅提供了理论知识，更重要的是它引导我们思考如何将这些知识应用于实际设计中，为我们未来的学术研究和工程实践打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有多年嵌入式开发经验的工程师，我一直在寻找一本能够系统性地梳理和深化我对可编程逻辑器件理解的书籍，尤其是在FPGA应用日益广泛的今天。这本《9787302287988 可编程逻辑器件基础》恰好填补了我的这一需求。我必须说，董海青教授的这本书在理论深度和实践指导性上都做得相当出色。它不仅仅是罗列概念，而是深入剖析了不同类型PLD（如CPLD、FPGA）的内部架构、设计流程，以及它们在现代电子系统中所扮演的关键角色。书中的章节安排非常合理，从基础逻辑门到复杂的FPGA芯片内部结构，再到时序分析和功耗优化等高级主题，层层递进，逻辑清晰。我特别欣赏书中对不同FPGA厂商器件架构特点的对比分析，这对于工程师在实际项目选型时非常有参考价值。此外，书中涉及的关于IP核的使用、调试技巧等内容，更是直接指向了实际工程中的痛点和难点，提供了宝贵的解决方案。读完这本书，我感觉自己对FPGA的设计理念和实现细节有了更透彻的理解，也更有信心去应对更复杂的项目挑战，比如高性能计算、信号处理等领域的FPGA应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了我对数字逻辑设计世界的新大门！作为一名对电子工程领域充满好奇的学生，我一直觉得可编程逻辑器件（PLD）听起来既高深又充满诱惑。拿到这本《9787302287988 可编程逻辑器件基础》，说实话，最开始还有点担心会过于理论化，难以消化。然而，事实证明我的顾虑是多余的。作者董海青老师的讲解方式非常巧妙，他从最基础的概念入手，循序渐进地带领我们认识了PLD的种类、工作原理以及各种重要的结构，比如CPLD和FPGA。书中的图示清晰明了，很多抽象的概念通过图形化的方式呈现出来，让理解变得轻而易举。我特别喜欢其中关于逻辑综合和布局布线过程的详细阐述，这部分内容对于理解实际硬件实现至关重要。通过阅读，我不仅掌握了如何使用硬件描述语言（HDL）来描述逻辑功能，还对如何将这些描述转化为物理电路有了初步的认识。更重要的是，这本书激发了我动手实践的欲望，让我迫不及待地想去尝试一些简单的设计，比如用VHDL或Verilog编写一个计数器，然后将其烧录到开发板上进行验证。这本书的专业性和严谨性毋庸置疑，但同时又保持了很强的可读性，让我觉得学习PLD不再是一件枯燥的任务，而是一场充满乐趣的探索。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电子行业的资深从业者，我见证了可编程逻辑器件从最初的简单逻辑阵列发展到如今功能强大的FPGA。这本《9787302287988 可编程逻辑器件基础》正好提供了一个全面回顾和深入理解这一演变过程的绝佳视角。董海青教授在书中对PLD的发展历史、不同代际器件的特点、以及其核心技术的演进做了详尽的阐述。我特别赞赏书中对FPGA内部资源（如逻辑单元、DSP块、Block RAM等）的深入剖析，这使得我们能够更清晰地认识到不同FPGA型号之间的差异，以及如何根据项目需求做出最佳选择。书中关于设计流程的描述，从前端的逻辑设计、综合，到后端的布局、布线、时序分析，再到最后的比特流生成和下载，环环相扣，体现了高度的专业性和系统性。我从中也学到了不少关于时序约束、功耗管理以及可靠性设计方面的宝贵经验，这些都是在实际项目中至关重要的。这本书不仅仅是教材，更像是一本实践指南，能够帮助工程师们提升设计水平，优化设计方案，并应对日益复杂的系统集成挑战。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大三的电子信息工程专业的学生，最近课程涉及到数字电路设计，老师推荐了这本《9787302287988 可编程逻辑器件基础》。说实话，一开始我对“可编程逻辑器件”这个概念有点模糊，只知道它们是用来实现复杂逻辑功能的。但是，这本书的讲解方式真的太友好了！作者董海青老师就像一位耐心的导师，把那些复杂的概念一点点地剥开，让我们能够清晰地看到它们的本质。我印象最深的是关于查找表（LUT）和触发器（Flip-Flop）的讲解，它们是构成FPGA基本单元的关键，书中通过生动的比喻和图示，让我一下子就理解了它们的功能和工作原理。而且，这本书没有局限于理论，还穿插了一些实际的例子，比如如何用硬件描述语言（HDL）来设计一个简单的状态机，这让我觉得理论知识和实际应用之间的距离一下子拉近了。阅读过程中，我经常会停下来，在脑海里模拟一遍设计的逻辑，感觉自己真的在和芯片“对话”。这本书的语言朴实易懂，没有太多晦涩难懂的术语，即使是对初学者来说，也完全能够驾驭。它为我打下了坚实的PLD基础，为我后续深入学习FPGA开发和相关的专业课程奠定了坚实的基础。