正版新书--基于FSM和Verilog HDL的数字电路设计 [英]皮德.明斯等 机械工业 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 皮德.明斯等 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111532927

商品编码：29484244064

包装：平装

出版时间：2016-06-01

基本信息

书名：基于FSM和Verilog HDL的数字电路设计

定价：120.00元

作者：皮德.明斯等

出版社：机械工业出版社

出版日期：2016-06-01

ISBN：9787111532927

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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馆配的重点书

内容提要

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本书介绍了基于有限状态机（FSM）的数字电路硬件设计，通过结合工程案例来展示FSM是如何融入其中的。同时，本书还运用硬件描述语言VerilogHDL，通过编写可执行和仿真的代码，让读者从实际应用的角度获得一个完整的数字电路的设计思路。本书从设计方法，到编程语言，比较系统地介绍了数字电路的硬件设计，并结合实际案例进行详细的剖析。读者能够从本书中学到完整的设计思路，并可以借鉴或整合到自己的方案中，极大地方便了相关高校学生与专业人士的学习和运用。

目录

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目录
译者序
原书前言
章有限状态机和状态图以及数字电路和系统设计的基本概念
1.1概述
1.2学习资料
1.3小结
第2章使用状态图控制外部硬件分系统20
2.1概述
2.2学习资料
2.3小结
第3章根据状态图综合硬件电路
3.1关于FSM的综合
3.2学习资料
3.3小结
第4章同步FSM设计
4.1传统状态图的综合方法
4.2处理未使用的状态
4.3信号高/低位指示系统
4.3.1使用测试平台测试FSM
4.4简易波形发生器
4.4.1采样频率和每种波形的采样个数
4.5骰子游戏
4.5.1骰子游戏系统公式
4.6二进制数据串行发送系统
4.6.1图4.15移位寄存器里的RE计数单元
4.7串行异步接收系统
4.7.1FSM公式
4.8加入奇偶校验的串行接收系统
4.8.1整合奇偶校验83
4.8.2图4.26对应的D触发器公式
4.9异步串行发送系统
4.9.1异步串行发送系统公式
4.10看门狗电路
4.10.1D触发器公式
4.10.2输出公式
4.11小结
第5章运用独热编码技术设计FSM
5.1独热编码简介
5.2数据采集系统
5.3内存共享系统
5.4简易波形发生器
5.4.1工作原理
5.4.2解决方案
5.4.3 D触发器输入端d对应的方程
5.4.4输出公式
5.5运用微处理器（微控制器）控制FSM
5.6存储芯片测试系统
5.7独热编码和第4章常规设计方法的对比
5.8动态存储空间访问控制系统
5.8.1触发器公式
5.8.2输出公式
5.9如何运用微处理器来控制DMA系统
5.10使用FSM检测连续的二进制序列
5.11小结
第6章Verilog HDL
6.1硬件描述语言背景介绍
6.2用Verilog HDL进行硬件建模：模块
6.3模块的嵌套：建立构架
6.4Verilog HDL仿真：一个完整的设计过程
参考文献
第7章Verilog HDL体系
7.1内置基本单元和类
7.1.1Verilog的类
7.1.2Verilog逻辑值和数字值
7.1.3如何赋值
7.1.4Verilog HDL基本门电路
7.2操作符和描述语句
7.3Verilog HDL操作符运用案例：汉明码编码器
7.3.1汉明码编码器的仿真
参考文献
第8章运用Verilog HDL描述组合逻辑和时序逻辑
8.1描述数据流模式：回顾连续赋值语句
8.2描述行为模式：时序模块
8.3时序语句模块：阻塞和非阻塞
8.3.1时序语句
8.4用时序模块描述组合逻辑
8.5用时序模块描述时序逻辑
8.6描述存储芯片
8.7描述FSM
8.7.1实例1：国际象棋比赛计时器
8.7.2实例2：带有自动落锁功能的密码锁FSM
参考文献
第9章异步FSM
9.1概述
9.2事件触发逻辑的设计
9.3使用时序公式综合事件FSM
9.3.1捷径法则
9.4在可编程逻辑器件里运用乘积求和公式的设计方法
9.4.1去掉当前状态和下一个状态的标记：n和n 1
9.5运用事件触发的方法设计带有指示功能的单脉冲发生器FSM
9.6另一个事件触发FSM的完整案例
9.6.1重要说明
9.6.2带有电流监视器的电机控制系统
9.7用FSM控制悬停式割草机
9.7.1系统描述和解决方案
9.8没有输入条件的状态切换
9.9特例：微处理器地址空间响应
9.10运用米利（Mealy）型输出
9.10.1水箱水位控制系统的解决方案
9.11使用继电器的电路
9.12事件触发FSM里竞争冒险的条件
9.12.1输入信号之间的竞争
9.12.2二次状态变量之间的竞争
9.12.3主要变量和二次变量之间的竞争
9.13用微处理器系统产生等待周期
9.14用异步FSM设计甩干系统
9.15使用两路分支要注意的问题
9.16小结
参考文献
0章佩特里（Petri）网络
10.1简易佩特里网络概述
10.2使用佩特里网络设计简单时序逻辑
10.3并行佩特里网络
10.3.1另一个并行佩特里网络案例
10.4并行佩特里网络里的同步传输
10.4.1弧线的有效和失效
10.5用有效弧线和失效弧线同步两个佩特里网络
10.6共享资源的控制
10.7二进制数据的串行接收器
10.7.1**个佩特里网络的公式
10.7.2**个佩特里网络输出公式
10.7.3主佩特里网络公式
10.7.4主网络输出公式
10.7.5移位寄存器
10.7.6移位寄存器的公式
10.7.7 4位计数器
10.7.8数据锁存器
10.8小结
参考文献
附录
附录A本书所使用的逻辑门和布尔代数
A.1本书涉及的基本逻辑门符号和布尔代数表达式
A.2异或门和同或门
A.3布尔代数法则
A.3.1基本或法则
A.3.2基本与法则
A.3.3结合律和交换律
A.3.4分配律
A.3.5针对静态逻辑1竞争冒险的辅助法则
A.3.6统一法则
A.3.7逻辑门里信号的延迟效应
A.3.8De Morgan法则
A.4运用布尔代数的一些例子
A.4.1将与门和或门转换成与非门
A.4.2将与门和或门转换成或非门
A.4.3逻辑相邻定律
A.5小结
附录B计数器和移位寄存器电路设计方法
B.1同步二进制递增或递减计数器
B.2用T触发器构建4位同步递增计数器
B.3并行加载计数器：运用T触发器
B.4在低成本PLD器件平台上用D触发器来构建并行加载计数器
B.5二进制递增计数器：带有并行输入
B.6驱动计数器（包括FSM）的时钟电路
B.7使用自由状态设计计数器
B.8移位寄存器
B.9第4章里的异步接收器
B.9.1异步接收器中用到的11位移位寄存器
B.9.2 4位计数器338
B.9.3第4章异步接收模块的系统仿真
B.10小结
附录C使用Verilog HDL仿真FSM
C.1概述
C.2单脉冲同步FSM设计：使用VerilogHDL仿真
C.2.1系统概述
C.2.2模块框图
C.2.3状态图
C.2.4状态图对应的公式
C.2.5Verilog描述代码
C.3测试平台和其存在的目的
C.4使用SynaptiCAD公司的VeriLoggerExtreme仿真器
C.5小结
附录D运用Verilog行为模式构建FSM
D.1概述
D.2回顾带有指示功能的单脉冲/多脉冲发生器FSM
D.35.6节中存储芯片测试系统
D.4小结

作者介绍

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文摘

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序言

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数字电路设计：原理、实现与前沿探索 本书是一部全面深入探讨数字电路设计理论与实践的专著。它不仅为初学者提供了坚实的理论基础，也为资深工程师提供了宝贵的参考。本书的特色在于，它将抽象的数字逻辑概念与具体的硬件实现紧密结合，通过丰富的实例和清晰的讲解，帮助读者掌握从概念验证到实际电路设计的全过程。 核心概念与理论基石 数字电路设计建立在一系列 fundamental 的理论之上。本书将从布尔代数这一数学语言入手，详细阐述逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）的工作原理及其组合和时序逻辑功能。读者将学习如何将实际问题抽象为逻辑表达式，并最终通过逻辑门电路来实现。 布尔代数与逻辑函数： 深入剖析布尔代数的公理、定理以及常用逻辑函数的表示法（真值表、卡诺图、布尔表达式）。理解这些基础，是进行任何数字电路设计的第一步。 组合逻辑电路： 学习设计各种组合逻辑电路，如编码器、译码器、多路选择器、数据选择器、加法器、减法器、比较器等。这些电路的输出仅取决于当前的输入，是构成复杂数字系统的基本单元。 时序逻辑电路： 引入时钟概念，讲解触发器（D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器）的工作原理和状态转移。在此基础上，深入研究寄存器、计数器、移位寄存器等时序逻辑电路的设计。时序逻辑电路的输出不仅依赖于当前输入，还依赖于其先前状态，是实现存储和状态机的关键。 有限状态机（Finite State Machine, FSM）： FSM是描述和设计同步时序电路的强大工具。本书将详细介绍Moore型和Mealy型FSM的设计方法，包括状态图、状态表、状态编码以及状态机的Verilog HDL实现。FSM在控制器设计、序列检测、通信协议等领域有着广泛的应用。 硬件描述语言（HDL）的实践应用 在现代数字电路设计中，硬件描述语言（HDL）扮演着至关重要的角色。本书将以Verilog HDL为主要讲解语言，这是目前工业界最广泛使用的HDL之一。 Verilog HDL基础： 讲解Verilog HDL的语法、数据类型、运算符、行为描述语句（always块、assign语句）以及结构描述语句。读者将学会如何用Verilog HDL来描述逻辑门、组合逻辑和时序逻辑电路。 模块化设计与层次化结构： 强调模块化设计的重要性，教会读者如何创建可重用模块，并通过实例化将它们组合成复杂的系统。理解层次化设计有助于管理大型项目，提高设计效率和可维护性。 综合与仿真： 讲解Verilog HDL代码如何通过综合工具转化为实际的门级网表，以及仿真工具如何验证设计的正确性。本书将提供详细的仿真流程和技巧，帮助读者快速定位和修复设计中的错误。 时序约束与时序分析： 在时序逻辑设计中，时序是关键。本书将深入探讨时钟域、建立时间（setup time）、保持时间（hold time）等概念，并介绍如何使用Verilog HDL进行时序约束以及如何解读时序分析报告，以确保设计的时序性能满足要求。 复杂数字系统设计实例 理论学习需要通过实践来巩固。本书将提供一系列从简单到复杂的数字系统设计实例，覆盖了数字电路设计的各个方面。 微处理器核心部件设计： 例如， ALU（算术逻辑单元）、程序计数器、指令寄存器、数据通路的设计和Verilog HDL实现。 存储器接口设计： 如SRAM、DRAM的读写时序控制器的设计。 通信接口模块： UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）等标准通信协议接口的设计。 状态机控制器： 例如，一个简单的交通灯控制器，演示FSM在实际控制场景中的应用。 数模混合电路接口： 介绍ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的基本工作原理，以及如何利用HDL设计与之交互的接口逻辑。 高级主题与前沿探索 除了核心的数字电路设计技术，本书还将触及一些更高级的主题和当前数字设计领域的热点。 FPGA（现场可编程门阵列）与ASIC（专用集成电路）设计流程： 介绍这两种主流的数字芯片实现方式，以及它们各自的设计流程、特点和应用场景。读者将了解如何将HDL设计映射到FPGA平台进行原型验证，以及ASIC设计的关键考量。 低功耗设计技术： 随着移动设备和物联网的普及，低功耗设计变得越来越重要。本书将介绍门控时钟、时钟频率缩放、电源门控等常见的低功耗设计策略。 信号完整性与电源完整性： 在高速数字设计中，信号和电源的完整性至关重要。本书将简要介绍这些概念，以及可能导致的问题和初步的解决方案。 验证方法学： 强调验证在芯片设计中的重要性，介绍常用的验证技术，如覆盖率驱动验证、意图驱动验证等。 IP核（Intellectual Property Core）的使用与集成： 介绍IP核的概念，以及如何在SoC（System on Chip）设计中复用现有的IP核，提高设计效率。 系统级设计（System-Level Design）： 探讨如何从系统层面进行设计，例如使用C/C++或SystemC进行高层次抽象建模，并将其与HDL设计相结合，实现早期的系统验证和性能评估。 AI在数字设计中的应用趋势： 简要展望人工智能技术在设计自动化、验证效率提升、新型架构探索等方面的潜在应用。 学习方法与实践建议 本书并非仅仅罗列理论知识，更注重培养读者的工程实践能力。 理论与实践相结合： 鼓励读者在学习理论的同时，动手进行Verilog HDL编码和仿真。 使用EDA工具： 推荐使用主流的EDA（Electronic Design Automation）工具，如Xilinx Vivado, Intel Quartus, ModelSim/QuestaSim等，进行代码编写、仿真和综合。 从简单到复杂： 循序渐进地学习，从基本的逻辑门和组合逻辑开始，逐步过渡到复杂的时序逻辑和系统级设计。 注重调试能力： 强调调试的重要性，分享有效的调试技巧和方法，帮助读者快速定位和解决设计中的问题。 参考业界标准： 鼓励读者查阅相关的IEEE标准和行业规范，了解行业最佳实践。 目标读者 本书适合以下人群： 电子工程、计算机科学与技术、自动化等相关专业的本科生和研究生： 作为核心课程的参考教材或辅助读物。 希望系统学习数字电路设计的初学者： 即使没有相关背景，通过本书也能建立起扎实的知识体系。 从事数字电路设计、FPGA开发、ASIC设计的工程师： 作为进阶学习、技术更新和问题解决的参考。 对数字系统原理和实现感兴趣的爱好者： 能够通过本书了解数字世界的奥秘。 结语 数字电路设计是一门兼具理论深度和实践广度的工程学科。本书旨在提供一个全面、深入且与时俱进的学习平台，帮助读者掌握数字电路设计的核心技能，理解现代集成电路设计流程，并为未来在数字技术领域的创新和发展打下坚实的基础。通过理论学习与动手实践的有机结合，读者将能够自信地驾驭从逻辑门到复杂SoC的各种数字电路设计挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚踏入数字逻辑设计领域的初学者，我一直对如何将理论知识转化为实际电路感到困惑。市面上充斥着各种教材，有的过于理论化，晦涩难懂，有的又过于浅显，无法深入。在朋友的推荐下，我终于找到了这本《正版新书--基于FSM和Verilog HDL的数字电路设计》。虽然我还没来得及深入阅读，但从其清晰的排版和章节目录来看，它似乎非常有条理地将抽象的概念一步步具象化。我尤其期待书中关于有限状态机（FSM）的讲解，因为这是理解和设计复杂数字系统交互逻辑的关键。Verilog HDL作为业界主流的硬件描述语言，其在书中的应用也让我充满信心，希望能够通过实例学习，快速掌握这门语言的精髓，并将其应用于实际的项目开发中。我深信，这本书将成为我学习数字电路设计道路上的一块重要基石，帮助我打下坚实的基础，开启我通往数字世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在读的电子工程专业的硕士研究生，之前在课程中接触过数字电路和HDL，但总觉得掌握得不够扎实，尤其是在设计一些复杂的时序逻辑电路时，常常会遇到瓶颈。我一直在寻找一本能够系统性地梳理FSM设计方法，并结合实际Verilog HDL代码实现的高质量参考书。从这本书的标题和作者信息来看，这似乎是一本非常有分量的著作，由业内资深人士撰写，质量应该有所保障。我对书中关于状态编码、状态迁移以及输出逻辑设计的详细阐述充满了期待，希望能从中学习到更先进、更优化的设计技巧。同时，书中对Verilog HDL语言在FSM设计中的应用演示，我相信能帮助我进一步提升代码的规范性和效率，减少潜在的逻辑错误。我已经迫不及待地想要一头扎进书中，用它来指导我完成接下来的毕业设计项目，相信它会成为我学术研究和工程实践中的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

作为一个有着多年硬件开发经验的工程师，我一直在关注数字电路设计领域的前沿技术和经典方法。有限状态机（FSM）作为数字系统控制逻辑的核心，其设计方法和实现效率直接影响着整个系统的性能。我之所以对这本《正版新书--基于FSM和Verilog HDL的数字电路设计》产生浓厚的兴趣，是因为它明确指出了FSM和Verilog HDL相结合的设计思路。在实际项目中，我们常常需要快速、准确地实现复杂的控制逻辑，而Verilog HDL的强大能力在这方面发挥着至关重要的作用。我希望这本书能够提供一些对现有设计流程的创新性思考，或者一些在实际应用中极具参考价值的案例研究。我也期待书中能够深入探讨FSM在不同应用场景下的优化策略，比如在功耗、面积和时序方面的权衡。总之，我希望能从这本书中汲取新的知识和灵感，进一步提升我的工程实践能力。

评分☆☆☆☆☆

最近在准备一个重要的面试，其中有一项硬性要求是熟练掌握数字电路设计，特别是基于状态机的逻辑实现。为了能通过面试，我正在加紧学习和复习。在众多的参考资料中，这本书以其明确的重点——FSM和Verilog HDL，立刻吸引了我的注意。我希望这本书能够详细介绍FSM的设计流程，从状态定义、状态图绘制到状态转换表的构建，再到最终的Verilog HDL代码实现，能够有一个完整的、循序渐进的讲解。我特别需要那种能够带着我一步步理解原理，并且通过清晰的Verilog代码示例来印证理论的教学方式。这本书给我的感觉就是，它能够填补我知识体系中的这些空白，让我能够自信地应对面试官关于FSM设计的问题，并且能够在实际问题中运用这些知识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对集成电路设计充满热情的爱好者，我总是在寻找能够提升我设计能力的工具和知识。有限状态机（FSM）是构建复杂逻辑系统的基石，而Verilog HDL则是实现这些逻辑的利器。我一直对如何将抽象的控制流程转化为高效、可靠的硬件代码感到着迷。这本书的出现，就像是为我提供了一把打开数字电路设计宝库的金钥匙。我期待它能够带领我深入理解FSM的各种设计模型，并能在Verilog HDL中游刃有余地实现它们。我希望通过阅读这本书，不仅能学到理论知识，更能掌握实际的设计技巧，能够独立完成一些有趣的数字电路项目，比如设计一个简单的游戏机控制器，或者一个小型的数据处理器。我对这本书充满期待，相信它能点燃我对数字设计更深层次的热情。