9787302287988 可編程邏輯器件基礎 清華大學齣版社 董海青 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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董海青 著

圖書標籤:

• 可編程邏輯器件
• PLD
• 數字電路
• FPGA
• CPLD
• 清華大學齣版社
• 董海青
• 基礎
• 電子技術
• 數字設計

店鋪： 聚雅圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302287988

商品編碼：29297898074

包裝：平裝

齣版時間：2012-08-01

基本信息

書名：可編程邏輯器件基礎

定價：25.00元

作者：董海青

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2012-08-01

ISBN：9787302287988

字數：

頁碼：

版次：5

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.359kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書主要包括器件、工具、語言、單元電路和實例五個部分。器件部分主要介紹瞭目前常用的可編程邏輯器件及其發展；工具部分主要介紹瞭仿真工具ModelSim、綜閤工具XilinxISE和開發闆；語言部分詳細介紹瞭VerilogHDL的基本語法、程序結構等；單元電路部分主要介紹瞭組閤邏輯電路和時序邏輯電路的VerilogHDL設計和仿真驗證；實例部分主要介紹瞭基於開發闆的復雜數字係統的基本設計和驗證。
　　《21世紀高職高專電子信息類實用規劃教材：可編程邏輯器件基礎》可作為高職高專微電子技術、電子綫路設計、通信技術等相關專業的教材用書，同時也可以作為從事FPGA設計的相關從業人員的參考用書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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嵌入式係統設計與FPGA實現 內容梗概 本書深入探討瞭嵌入式係統的設計原理、關鍵技術以及在現場可編程門陣列（FPGA）平颱上的實現方法。全書圍繞著“從理論到實踐”的邏輯展開，旨在為讀者提供一個全麵而深入的嵌入式係統開發框架。 第一部分：嵌入式係統基礎理論 嵌入式係統的概念與發展 定義與特徵： 詳細闡述嵌入式係統的核心概念，強調其“嵌入式”特性——即作為更大係統的一部分，具有專用功能、實時性、低功耗、高可靠性等關鍵特徵。 發展曆程與趨勢： 迴顧嵌入式係統從早期簡單控製器到如今高度集成的物聯網設備、人工智能終端的發展脈絡，分析當前和未來的發展趨勢，如智能化、網絡化、低功耗化、實時操作係統（RTOS）的廣泛應用等。 應用領域分析： 廣泛列舉嵌入式係統在消費電子、工業自動化、汽車電子、醫療設備、通信設備、航空航天等眾多領域的典型應用案例，幫助讀者理解嵌入式係統的廣闊前景。 嵌入式微處理器與微控製器 體係結構： 深入剖析主流嵌入式處理器的體係結構，包括ARM、MIPS、RISC-V等，講解指令集、流水綫、緩存、內存管理單元（MMU）等關鍵組成部分的功能與作用。 指令集體係結構（ISA）： 區分RISC與CISC指令集的特點，講解嵌入式處理器常用的指令類型，如數據處理指令、跳轉指令、存儲指令等，並探討指令編碼與優化。 內存係統： 詳細介紹嵌入式係統中常見的內存類型，如RAM（SRAM、DRAM）、ROM（Flash Memory）、EEPROM等，以及它們的特性、工作原理和選擇依據。講解內存的組織方式、尋址模式、總綫接口等。 外圍接口與總綫： 詳細闡述嵌入式係統常用的通信接口，如UART、SPI、I2C、CAN、USB、Ethernet等，講解其工作原理、通信協議、時序圖以及在實際應用中的連接方式。重點介紹總綫拓撲結構、仲裁機製和數據傳輸方式。 中斷係統： 深入講解中斷的産生機製、中斷嚮量錶、中斷服務程序（ISR）的設計與編寫，以及中斷優先級、中斷嵌套等概念。分析中斷在實現實時響應和提高係統效率中的作用。 DMA（直接內存訪問）： 講解DMA的原理，包括其如何繞過CPU直接進行內存與外設之間的數據傳輸，以及DMA在提高係統性能、減輕CPU負擔方麵的優勢。 實時操作係統（RTOS） RTOS概述： 解釋RTOS的定義、作用和與通用操作係統的區彆，重點強調其實時性、多任務調度、同步與通信機製。 核心概念： 詳細講解RTOS中的核心概念，如任務（Task）/綫程（Thread）的管理、任務狀態（就緒、運行、阻塞、掛起）、任務調度算法（固定優先級、輪轉、多級反饋隊列等）。 任務同步與通信： 深入介紹RTOS提供的任務間同步與通信機製，包括信號量（Semaphore）、互斥鎖（Mutex）、事件標誌（Event Flags）、消息隊列（Message Queue）、郵箱（Mailbox）等，並分析它們各自的應用場景和優缺點。 中斷與RTOS的結閤： 講解如何在RTOS環境下處理中斷，以及如何利用RTOS提供的機製（如中斷服務例程與任務的交互）來設計高效、可靠的實時係統。 常用RTOS介紹： 簡要介紹業界主流的RTOS，如FreeRTOS、RT-Thread、uCOS等，分析它們的特點、移植方法和開發工具鏈。 第二部分：FPGA基礎與硬件描述語言 FPGA概述與原理 FPGA的定義與優勢： 闡述FPGA（Field-Programmable Gate Array）作為一種可編程邏輯器件的定義，強調其靈活性、並行處理能力、可重構性以及相對於ASIC和微處理器的優勢。 FPGA內部結構： 詳細介紹FPGA的核心組成單元，包括可配置邏輯塊（CLBs/LEs）、輸入/輸齣塊（IOBs）、可編程互連綫（Routing Resources）、塊RAM（BRAM）、DSP Slice（數字信號處理單元）等，並講解它們的結構和功能。 FPGA開發流程： 梳理FPGA的完整開發流程，包括需求分析、邏輯設計、HDL編碼、綜閤、布局布綫、仿真驗證、下載配置、硬件調試等。 FPGA與ASIC/MPU的比較： 對比FPGA、ASIC（專用集成電路）和MPU（微處理器）的優缺點，分析它們在不同應用場景下的適用性。 硬件描述語言（HDL） HDL的重要性： 解釋HDL在現代數字電路設計中的核心地位，以及為何使用HDL而非傳統的原理圖輸入。 Verilog HDL基礎： 語言結構： 介紹Verilog的基本語法，包括模塊（module）、端口（port）、數據類型（reg, wire, integer等）、運算符、賦值語句（assign, always）。 行為級建模： 講解使用`always`塊（`always @()`，`always @(posedge clk)`）進行時序邏輯和組閤邏輯的設計。 數據流建模： 介紹`assign`語句進行組閤邏輯的描述。 結構級建模： 講解如何實例化其他模塊，實現模塊的層次化設計。 常用設計模式： 講解寄存器、多路選擇器、譯碼器、編碼器、計數器、狀態機（FSM）等典型數字電路模塊的Verilog實現。 參數化設計： 介紹`parameter`的使用，實現代碼的靈活復用。 VHDL基礎（可選）： （如果內容允許，也可簡要介紹VHDL，對比Verilog） 語言結構： 介紹VHDL的基本語法，包括實體（entity）、架構（architecture）、端口（port）、數據類型（std_logic, integer等）、進程（process）、賦值語句（<=）。 行為級描述： 講解使用`process`進行時序和組閤邏輯的設計。 結構級描述： 介紹組件（component）的實例化。 常用設計模式： VHDL中相似的設計模式。 FPGA綜閤與仿真 邏輯綜閤（Synthesis）： 講解邏輯綜閤的概念，即將HDL代碼轉換為網錶（netlist）的過程。介紹綜閤工具的輸入（HDL代碼）、輸齣（網錶）、以及綜閤過程中的約束（timing constraints）。 時序約束： 強調時序約束在FPGA設計中的重要性，講解時鍾定義、時鍾周期、輸入輸齣延遲等約束設置，以及如何通過約束指導綜閤和布局布綫工具滿足時序要求。 仿真驗證： 講解仿真在FPGA設計驗證中的關鍵作用，包括功能仿真（Functional Simulation）和時序仿真（Timing Simulation）。介紹測試平颱（Testbench）的設計，如何激勵被測模塊（DUT）並檢查輸齣。 靜態時序分析（STA）： 介紹STA的原理，以及如何利用STA工具來評估設計的時序性能，發現潛在的時序違例。 第三部分：FPGA在嵌入式係統中的應用 FPGA作為嵌入式處理器的協處理器/加速器 係統架構設計： 講解如何將FPGA集成到以微處理器/微控製器為核心的嵌入式係統中，構建異構計算平颱。分析FPGA在其中承擔的角色，如數據預處理、高速計算、硬件加速等。 接口設計： 重點講解FPGA與嵌入式處理器之間的接口設計，如AXI4、Avalon等總綫協議，以及DMA在數據傳輸中的應用。 IP核（Intellectual Property Core）的應用： 介紹IP核的概念，以及如何利用現有的IP核（如CPU核、通信接口IP、DSP IP）來加速開發。 FPGA作為嵌入式係統的核心控製器 狀態機（FSM）設計： 深入講解如何使用FPGA實現復雜的控製邏輯，通過設計狀態機來控製係統的各個部分。 自定義外設控製器： 演示如何使用FPGA實現定製化的外設控製器，以滿足特殊應用的需求，如高速數據采集、特殊協議通信等。 實時性與並行性優勢： 強調FPGA在實現高實時性、大規模並行處理方麵的天然優勢，適閤於對性能要求極高的應用。 嵌入式Linux與FPGA的結閤 軟核/硬核處理器在FPGA中： 介紹在FPGA中實現的軟核處理器（如NIOS II, MicroBlaze）和硬核處理器（如ARM）的集成方式。 Linux驅動開發： 講解如何在Linux環境下為FPGA上的自定義硬件開發相應的設備驅動程序。 用戶空間應用程序與FPGA交互： 演示如何通過Linux的用戶空間應用程序來控製和訪問FPGA上的硬件資源。 開發平颱與工具鏈： 介紹集成開發環境（IDE），如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime，以及相關的嵌入式Linux開發工具。 典型應用案例分析 高速數據采集與信號處理： 以數字示波器、頻譜分析儀、雷達信號處理等為案例，分析FPGA在其中如何實現高采樣率、並行處理和算法加速。 工業自動化與控製： 分析FPGA在PLC（可編程邏輯控製器）、運動控製、實時通信等方麵的應用。 圖像處理與計算機視覺： 演示FPGA在圖像濾波、邊緣檢測、特徵提取、實時視頻流處理等方麵的硬件加速能力。 通信係統： 介紹FPGA在基帶信號處理、高速接口（如SerDes）、協議棧實現等通信領域的應用。 嵌入式AI/ML硬件加速： 探討FPGA如何用於部署和加速低功耗、實時的邊緣AI模型。 第四部分：高級主題與實踐指導 低功耗FPGA設計 功耗分析與優化： 講解FPGA的主要功耗來源，以及如何在設計階段和綜閤、布局布綫階段進行功耗優化。 時鍾門控、電源門控技術： 介紹低功耗設計中的常用技術。 FPGA設計中的驗證方法 仿真與形式驗證： 強調全麵驗證的重要性，介紹更高級的驗證技術，如UVM（Universal Verification Methodology）。 硬件調試技術： 介紹片上邏輯分析儀（ILA）、JTAG等硬件調試工具的使用。 嵌入式係統開發實戰 項目開發流程： 提供一個完整的嵌入式係統開發項目示例，從需求分析到最終實現，引導讀者親身實踐。 常用開發闆介紹： 介紹一些主流的FPGA開發闆，以及如何利用它們進行項目開發。 總結 本書旨在為讀者建立一個清晰的認知框架，理解嵌入式係統設計的方方麵麵，並掌握利用FPGA這一強大工具實現高效、靈活的嵌入式係統解決方案。通過理論講解與實際應用相結閤，讀者將能夠獨立完成從概念到原型實現的完整嵌入式係統設計項目。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，對於正在準備考研或者對FPGA感興趣的同學來說，絕對是一份厚禮。作為一名即將步入研究生的學生，我深知紮實的理論基礎對於理解和應用復雜技術的重要性。這本《9787302287988 可編程邏輯器件基礎》以其嚴謹的學術態度和清晰的邏輯結構，為我們提供瞭一個全麵而深入的學習平颱。董海青教授在書中對PLD的原理、分類、以及各種關鍵技術的講解，都做到瞭深入淺齣。我尤其喜歡書中對硬件描述語言（HDL）與PLD之間關係的闡述，這部分內容對於掌握FPGA開發至關重要。書中提到的關於邏輯綜閤、時序分析的理論知識，雖然聽起來有些抽象，但通過書中詳細的圖示和解釋，讓我能夠逐漸理解其中的奧秘。我注意到書中還涉及瞭一些關於IP核設計和驗證的初步內容，這對於我們未來進行復雜的FPGA項目開發非常有啓發。總而言之，這本書不僅提供瞭理論知識，更重要的是它引導我們思考如何將這些知識應用於實際設計中，為我們未來的學術研究和工程實踐打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我是一名大三的電子信息工程專業的學生，最近課程涉及到數字電路設計，老師推薦瞭這本《9787302287988 可編程邏輯器件基礎》。說實話，一開始我對“可編程邏輯器件”這個概念有點模糊，隻知道它們是用來實現復雜邏輯功能的。但是，這本書的講解方式真的太友好瞭！作者董海青老師就像一位耐心的導師，把那些復雜的概念一點點地剝開，讓我們能夠清晰地看到它們的本質。我印象最深的是關於查找錶（LUT）和觸發器（Flip-Flop）的講解，它們是構成FPGA基本單元的關鍵，書中通過生動的比喻和圖示，讓我一下子就理解瞭它們的功能和工作原理。而且，這本書沒有局限於理論，還穿插瞭一些實際的例子，比如如何用硬件描述語言（HDL）來設計一個簡單的狀態機，這讓我覺得理論知識和實際應用之間的距離一下子拉近瞭。閱讀過程中，我經常會停下來，在腦海裏模擬一遍設計的邏輯，感覺自己真的在和芯片“對話”。這本書的語言樸實易懂，沒有太多晦澀難懂的術語，即使是對初學者來說，也完全能夠駕馭。它為我打下瞭堅實的PLD基礎，為我後續深入學習FPGA開發和相關的專業課程奠定瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有多年嵌入式開發經驗的工程師，我一直在尋找一本能夠係統性地梳理和深化我對可編程邏輯器件理解的書籍，尤其是在FPGA應用日益廣泛的今天。這本《9787302287988 可編程邏輯器件基礎》恰好填補瞭我的這一需求。我必須說，董海青教授的這本書在理論深度和實踐指導性上都做得相當齣色。它不僅僅是羅列概念，而是深入剖析瞭不同類型PLD（如CPLD、FPGA）的內部架構、設計流程，以及它們在現代電子係統中所扮演的關鍵角色。書中的章節安排非常閤理，從基礎邏輯門到復雜的FPGA芯片內部結構，再到時序分析和功耗優化等高級主題，層層遞進，邏輯清晰。我特彆欣賞書中對不同FPGA廠商器件架構特點的對比分析，這對於工程師在實際項目選型時非常有參考價值。此外，書中涉及的關於IP核的使用、調試技巧等內容，更是直接指嚮瞭實際工程中的痛點和難點，提供瞭寶貴的解決方案。讀完這本書，我感覺自己對FPGA的設計理念和實現細節有瞭更透徹的理解，也更有信心去應對更復雜的項目挑戰，比如高性能計算、信號處理等領域的FPGA應用。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭我對數字邏輯設計世界的新大門！作為一名對電子工程領域充滿好奇的學生，我一直覺得可編程邏輯器件（PLD）聽起來既高深又充滿誘惑。拿到這本《9787302287988 可編程邏輯器件基礎》，說實話，最開始還有點擔心會過於理論化，難以消化。然而，事實證明我的顧慮是多餘的。作者董海青老師的講解方式非常巧妙，他從最基礎的概念入手，循序漸進地帶領我們認識瞭PLD的種類、工作原理以及各種重要的結構，比如CPLD和FPGA。書中的圖示清晰明瞭，很多抽象的概念通過圖形化的方式呈現齣來，讓理解變得輕而易舉。我特彆喜歡其中關於邏輯綜閤和布局布綫過程的詳細闡述，這部分內容對於理解實際硬件實現至關重要。通過閱讀，我不僅掌握瞭如何使用硬件描述語言（HDL）來描述邏輯功能，還對如何將這些描述轉化為物理電路有瞭初步的認識。更重要的是，這本書激發瞭我動手實踐的欲望，讓我迫不及待地想去嘗試一些簡單的設計，比如用VHDL或Verilog編寫一個計數器，然後將其燒錄到開發闆上進行驗證。這本書的專業性和嚴謹性毋庸置疑，但同時又保持瞭很強的可讀性，讓我覺得學習PLD不再是一件枯燥的任務，而是一場充滿樂趣的探索。

評分☆☆☆☆☆

作為一名電子行業的資深從業者，我見證瞭可編程邏輯器件從最初的簡單邏輯陣列發展到如今功能強大的FPGA。這本《9787302287988 可編程邏輯器件基礎》正好提供瞭一個全麵迴顧和深入理解這一演變過程的絕佳視角。董海青教授在書中對PLD的發展曆史、不同代際器件的特點、以及其核心技術的演進做瞭詳盡的闡述。我特彆贊賞書中對FPGA內部資源（如邏輯單元、DSP塊、Block RAM等）的深入剖析，這使得我們能夠更清晰地認識到不同FPGA型號之間的差異，以及如何根據項目需求做齣最佳選擇。書中關於設計流程的描述，從前端的邏輯設計、綜閤，到後端的布局、布綫、時序分析，再到最後的比特流生成和下載，環環相扣，體現瞭高度的專業性和係統性。我從中也學到瞭不少關於時序約束、功耗管理以及可靠性設計方麵的寶貴經驗，這些都是在實際項目中至關重要的。這本書不僅僅是教材，更像是一本實踐指南，能夠幫助工程師們提升設計水平，優化設計方案，並應對日益復雜的係統集成挑戰。