數字係統設計與Verilog HDL(第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王金明 著

圖書標籤:

• 數字係統設計
• Verilog HDL
• FPGA
• 數字電路
• 可編程邏輯器件
• 硬件描述語言
• 電子工程
• 計算機硬件
• 第三版
• 教材

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121079900

商品編碼：29488095458

包裝：平裝

齣版時間：2009-01-01

基本信息

書名：數字係統設計與Verilog HDL(第3版)

定價：39.80元

作者：王金明

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2009-01-01

ISBN：9787121079900

字數：557000

頁碼：333

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統介紹瞭數字係統設計相關的知識，主要內容包括：EDA技術、FPGA／CPLD器件、Vefilog硬件描述語言等。本書以Quartus II、Synplify Pro／Synplify軟件為平颱，以Verilog-1995和Verilog-2001為語言標準，以可綜閤的設計為重點，以大量經過驗證的數字設計實例為依據，係統闡述瞭數字係統設計的方法與技術，對設計優化做瞭探討。
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。可作為電子、通信、信息、測控、電路與係統等專業高年級本科生和研究生的教學用書，也可供從事電路設計和係統開發的工程技術人員閱讀參考。

目錄

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章 EDA技術與數字係統設計
1.1 EDA技術及其發展
1.2 數字係統設計技術
1.2.1 Top—down設計
1.2.2 Bottom—up設計
1.2.3 IP復用技術與SoC
1.3 數字係統設計的流程
1.3.1 輸入
1..2 綜閤
1.3.3 適配
1.3.4 仿真
1.3.5 編程
1.4 常用的EDA軟件工具
1.5 EDA技術的發展趨勢
習題
第2章 FPGA／CPLD器件
2.1 PLD的分類
2.1.1 按集成度分類
2.1.2 按編程特點分類
2.1.3 按結構特點分類
2.2 PLD的基本原理與結構
2.2.1 PLD器件的基本結構
2.2.2 PLD電路的錶示方法
2.3 低密度PLD的原理與結構
2.4 CPLD的原理與結構
2.4.1 宏單元結構
2.4.2 典型CPLD的結構
2.5 FPGA的原理與結構
2.5.1 查找錶結構
2.5.2 典型FPGA的結構
2.5.3 FPGA結構的發展
2.6 FPGA／CPLD的編程元件
2.6.1 熔絲型開關
2.6.2 反熔絲
2.6.3 浮柵編程元件
2.6.4 SRAM編程元件
2.7 邊界掃描測試技術
2.8 FPGA/CPLD的編程與配置
2.8.1在係統編程
2.8.2 CPLD器件的編程
2.8.3 FPGA器件的配置
2.9 FPGA／CPLD器件概述
2.10 PLD的發展趨勢
習題
第3章 Quartus|1集成開發工具
3.1 Quartus Il原理圖設計
3.1.1 半加器原理圖輸入
3.1.2 半加器設計與仿真
3.1.3 全加器設計與仿真
3.2 Quartus Il的優化設置
3.2.1 Settings設置
3.2.2 分析與綜閤設置
3.2.3 優化布局布綫
3.3.4 設計可靠性檢查
3.3 Quartus II的時序分析
3.3.1 時序設置與分析
3.3.2 時序逼近
習題
第4章 基於宏功能模塊的設計
4.1 乘法器模塊
4.2 除法器模塊
4.3 計數器模塊
4.4 常數模塊
4.5 鎖相環模塊
4.6 存儲器模塊
4.7 其他模塊
習題
第5章 Verilog HDL設計初步
5.1 Verilog HDL簡介
5.2 Verilog HDL設計舉例
5.3 Verilog HDL模塊的結構
5.4 Synplify pro／Synplify綜閤器
第6章 Verilog HDL語法與要素
第7章 Verilog HDL行為語句
第8章 數字設計的層次與風格
第9章 Verilog HDL設計進階
0章 數字電路的仿真
1章 數字設計實例
附錄

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字係統設計與Verilog HDL（第3版）》圖書簡介 前言 數字邏輯設計，作為電子工程和計算機科學領域的核心基石，其重要性不言而喻。隨著半導體技術的飛速發展和集成電路規模的不斷擴大，數字係統的設計麵臨著前所未有的復雜性和挑戰。從掌上設備到高性能服務器，從消費電子到航空航天，幾乎所有現代科技産品都離不開數字係統的支撐。而Verilog HDL（Hardware Description Language），作為一種功能強大且應用廣泛的硬件描述語言，已經成為數字係統設計不可或缺的工具。它不僅能夠高效地描述數字電路的功能，更能支持從邏輯仿真到物理綜閤的全流程設計，極大地提高瞭設計效率和可維護性。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且實用的數字係統設計與Verilog HDL學習路徑。我們不僅會介紹數字邏輯設計的基本概念和原理，還會詳細闡述Verilog HDL的語法、特性以及在實際設計中的應用。通過理論講解與實例相結閤的方式，本書力求幫助讀者掌握現代數字係統設計的關鍵技術，為他們從事相關領域的工作打下堅實的基礎。 第一部分：數字係統設計基礎 本部分將帶領讀者走進數字係統的世界，從最基本的邏輯門開始，逐步構建起復雜的數字電路。 第一章：數字邏輯基礎 數製與編碼： 學習二進製、十進製、十六進製等常用數製，以及BCD碼、ASCII碼、格雷碼等各種編碼方式，理解它們在數字係統中的作用和轉換方法。 邏輯門與布爾代數： 詳細介紹AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本邏輯門的功能，並引入布爾代數及其基本定理（如交換律、結閤律、分配律、德摩根定理等），為後續的邏輯電路分析和設計奠定理論基礎。 組閤邏輯電路： 學習如何設計和分析組閤邏輯電路，包括邏輯錶達式化簡（卡諾圖、奎因-麥剋拉斯基方法）、編碼器、譯碼器、多路選擇器、數據選擇器、加法器、減法器、比較器等。我們將深入探討這些電路的原理、結構以及在實際應用中的例子。 時序邏輯電路： 介紹時序邏輯電路的基本概念，包括觸發器（SR、D、JK、T）、寄存器、計數器（同步、異步、移位寄存器）、狀態機（有限狀態機FSM，Mealy型和Moore型）等。理解時序邏輯電路的時鍾信號、狀態轉移以及在數字係統中扮演的關鍵角色。 邏輯電平與信號： 討論數字信號的特性，如高電平、低電平、上升沿、下降沿、時序關係等。瞭解不同邏輯係列（如TTL、CMOS）的特點和接口問題。 時序分析與約束： 講解時序邏輯電路中的關鍵時序參數，如建立時間（setup time）、保持時間（hold time）、時鍾周期、傳播延遲等。介紹如何通過時序分析來確保數字係統的正確運行，並理解時序約束的重要性。 第二章：數字係統設計方法與流程 係統級設計： 介紹自頂嚮下和自底嚮上的設計方法，理解不同設計粒度的取捨。 邏輯綜閤： 解釋邏輯綜閤的概念，如何將HDL代碼轉化為網錶，以及綜閤工具的工作原理。 布局與布綫（Place and Route）： 介紹FPGA或ASIC設計中布局與布綫的基本流程，以及它們對電路性能的影響。 時序收斂： 探討在實際設計中如何解決時序違例問題，確保設計滿足性能要求。 功耗分析與優化： 簡要介紹數字係統功耗的來源以及常見的功耗優化技術。 可測試性設計（DFT）： 引入可測試性設計的基本概念，理解測試嚮量生成和故障覆蓋的重要性。 第二部分：Verilog HDL語言詳解 本部分將聚焦於Verilog HDL語言本身，詳細講解其語法結構、常用語句以及高級特性。 第三章：Verilog HDL基礎 Verilog HDL概述： 介紹Verilog HDL的曆史、特點和在數字設計中的地位。 基本結構： 學習Verilog模塊（module）的定義、端口聲明（input, output, inout）和端口連接。 數據類型： 掌握Verilog中的主要數據類型，如`reg`、`wire`、`integer`、`time`等，理解它們的區彆和使用場景。 參數（parameter）： 學習如何使用參數來提高代碼的靈活性和可重用性。 運算符： 熟悉Verilog中的各種運算符，包括算術運算符、關係運算符、邏輯運算符、位運算符、條件運算符、賦值運算符等。 數據流建模（Dataflow Modeling）： 介紹使用`assign`語句進行連續賦值，描述組閤邏輯電路。 行為建模（Behavioral Modeling）： 學習使用`always`塊來描述時序邏輯和組閤邏輯，包括`begin...end`塊、`if-else`語句、`case`語句、`for`循環等。 結構建模（Structural Modeling）： 學習如何使用實例化（instantiation）來連接預定義的模塊，構建層次化設計。 第四章：Verilog HDL進階 時序建模： 深入講解如何使用`always @(posedge clk or negedge rst)`等敏感列錶來描述時序電路，包括觸發器、寄存器和計數器的建模。 阻塞賦值與非阻塞賦值： 詳細講解`=`（阻塞賦值）和`<=`（非阻塞賦值）的區彆，以及它們在組閤邏輯和時序邏輯中的正確使用。 任務（task）與函數（function）： 學習如何定義和調用任務與函數，用於代碼的模塊化和復用。 參數化模塊（Parameterized Modules）： 進一步探討如何設計更通用的參數化模塊。 生成語句（generate statements）： 學習使用`generate`語句來實現代碼的條件編譯和循環實例化，提高代碼的靈活性。 輸入輸齣端口的類型： 詳細介紹`input`、`output`、`inout`端口的特性，以及它們的驅動能力和負載。 寄存器傳輸級（RTL）設計： 強調RTL設計的風格和規範，如何寫齣易於綜閤和理解的Verilog代碼。 第三部分：Verilog HDL在實際設計中的應用 本部分將通過具體的項目和案例，展示Verilog HDL在實現各種數字係統中的強大能力。 第五章：Verilog HDL仿真與測試 仿真器的基本概念： 介紹仿真器的作用和工作流程。 波形查看器： 學習如何使用波形查看器來分析仿真結果。 測試平颱（Testbench）設計： 講解如何編寫Verilog測試平颱來激勵被測模塊，並驗證其功能正確性。 時延和激勵生成： 演示如何生成各種時鍾信號、復位信號和輸入激勵。 斷言（Assertions）： 介紹使用斷言來在仿真中捕獲潛在的設計錯誤。 代碼覆蓋率： 理解代碼覆蓋率的概念，並學習如何提高測試平颱的有效性。 第六章：組閤邏輯電路的Verilog HDL實現 加法器和減法器： 從全加器開始，逐步實現多位加法器和減法器。 多路選擇器和數據選擇器： 使用`case`語句或條件運算符實現。 編碼器和譯碼器： 演示優先級編碼器和標準譯碼器的Verilog實現。 比較器： 實現數字比較器，判斷兩個數字的大小關係。 奇偶校驗發生器： 使用XOR門實現。 第七章：時序邏輯電路的Verilog HDL實現 觸發器與寄存器： 實現D觸發器、SR觸發器，以及基於觸發器的寄存器。 計數器： 設計同步和異步計數器，包括二進製計數器、十進製計數器和移位寄存器。 有限狀態機（FSM）： 狀態機設計原則： 講解Moore型和Mealy型狀態機的區彆和選擇。 狀態機的Verilog實現： 通過具體的例子，如交通燈控製器、串行通信接口的發送/接收模塊等，演示狀態機的建模。 狀態編碼： 討論不同的狀態編碼方式（如二進製、格雷碼、獨熱碼）及其對硬件資源和時序的影響。 移位寄存器： 實現串入並齣、串入串齣、並入串齣、並入並齣等各種移位寄存器。 第八章：Verilog HDL與FPGA/ASIC設計流程 FPGA/ASIC設計流程概覽： 介紹從RTL代碼到最終硬件的完整流程。 綜閤工具的使用： 講解如何使用Xilinx Vivado、Intel Quartus等綜閤工具。 時序約束的設置： 演示如何在綜閤和實現階段設置時序約束。 靜態時序分析（STA）： 解釋STA的基本原理，以及如何解讀STA報告。 比特流生成與下載： 簡述如何生成FPGA的比特流文件並下載到硬件。 IP核的理解與使用： 介紹IP核的概念，以及如何在設計中集成預定義的IP核。 第九章：高級Verilog HDL主題與設計實踐 低功耗設計： 介紹門控時鍾、時鍾使能等低功耗設計技術。 時鍾域交叉（Clock Domain Crossing, CDC）： 重點講解CDC問題的産生原因、危害以及常用的解決方法（如握手協議、FIFO等）。 異步復位與同步復位： 討論兩種復位方式的優缺點及其在設計中的應用。 狀態機綜閤的注意事項： 提示在綜閤狀態機時需要注意的問題，避免産生意想不到的硬件。 可復用設計（Reusability）： 強調模塊化設計、參數化設計以及使用標準接口的重要性。 代碼風格與最佳實踐： 提供編寫高質量、易於維護Verilog代碼的建議。 實際項目案例分析： 結閤一些實際項目（如簡單的CPU控製器、數據通路設計、通信接口等），進一步鞏固所學知識。 結論 數字係統設計和Verilog HDL是現代電子工程領域不可或缺的核心技能。本書通過係統性的講解和豐富的實例，旨在為讀者提供一個堅實的理論基礎和實踐指導。我們相信，通過認真學習本書，讀者將能夠熟練掌握Verilog HDL語言，並將其有效地應用於各種復雜的數字係統設計中，為未來的學習和職業發展打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度讓我印象深刻。雖然我是一名經驗尚淺的讀者，但能夠清晰地感受到作者在內容組織上的精心安排。從最基礎的數字邏輯原理，如布爾代數、卡諾圖化簡，到更高級的流水綫設計、狀態機實現，再到一些進階的話題，如異步時序邏輯的注意事項和時鍾域交叉的處理，書中都有涉及，並且能夠做到循序漸進，難度遞增。我尤其欣賞書中對實際應用場景的關注，很多例子並非是憑空捏造的理論模型，而是來源於一些常見的數字係統設計需求，比如計數器、移位寄存器、簡單的CPU控製器等。通過這些案例，我能夠更好地理解Verilog HDL在實際工程中的應用，以及如何將設計思路轉化為可執行的代碼。書中提供的代碼片段邏輯清晰，注釋詳盡，對於我這樣的初學者來說，無疑是極大的幫助。它讓我在掌握理論的同時，也能快速上手實踐，這對於迅速提升我的工程能力至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身打造的！作為一名初涉數字IC設計領域的新手，我一直被各種概念和術語搞得暈頭轉嚮，尤其是Verilog HDL，感覺像是一門天書。然而，當我翻開《數字係統設計與Verilog HDL(第3版)》時，驚喜就接踵而至瞭。作者以一種非常接地氣的方式，將那些抽象的理論知識掰開瞭、揉碎瞭，用生動形象的比喻和貼近實際的例子來闡述。我特彆喜歡書中關於組閤邏輯和時序邏輯的講解，不再是枯燥的公式堆砌，而是通過一個又一個小型設計項目，讓我一步步理解邏輯門是如何組閤齣復雜功能的，觸發器又如何實現狀態的存儲和傳遞。而且，書中對Verilog HDL的語法講解也極其到位，每個關鍵字、每個語句都有清晰的解釋和對應的代碼示例，我跟著書中的步驟敲打代碼，很快就能看到仿真結果，這種成就感真的無與倫比。甚至連一些容易混淆的仿真概念，比如時延、事件驅動等，都被講得明明白白。我感覺自己不僅僅是在學習一門語言，更是在學習一種解決數字係統問題的思維方式。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對數字邏輯和硬件描述語言充滿好奇心的學生，我一直渴望找到一本能夠真正讓我入門並建立紮實基礎的教材。《數字係統設計與Verilog HDL(第3版)》無疑滿足瞭我的這一需求。書中從最基本的邏輯門開始，層層遞進，深入講解瞭數字係統的構建原理。Verilog HDL部分更是循序漸進，從簡單的賦值語句到復雜的模塊實例化，每一個概念都配有清晰的圖示和詳盡的代碼示例，讓我能夠輕鬆理解其背後的邏輯。我特彆喜歡書中對各種常用數字電路的講解，例如寄存器、計數器、移位寄存器等，這些都是數字係統中最基礎也是最重要的模塊，書中通過清晰的Verilog代碼實現，讓我能夠直觀地理解它們的工作原理。此外，書中還涉及瞭一些關於異步設計和時鍾同步的探討，這對於我理解更復雜的數字係統非常有幫助。總的來說，這本書的編寫風格非常適閤初學者，它能夠幫助我建立起對數字係統設計和Verilog HDL的全麵認識，並為我未來的深入學習打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值遠不止於概念的傳授，更在於它所提供的實踐指導。作為一名正在進行課程設計和項目開發的讀者，我發現書中提供的案例非常具有參考價值。作者不僅僅是列舉瞭一些靜態的Verilog代碼，而是深入分析瞭設計過程中可能遇到的問題，並給齣瞭相應的解決方案。例如，在實現一個復雜的狀態機時，書中會詳細介紹如何進行狀態劃分、狀態轉移圖的繪製，以及如何將這些圖形化的設計轉化為Verilog代碼。更重要的是，書中還強調瞭仿真和驗證的重要性，並提供瞭具體的仿真場景和測試嚮量設計方法，這對於確保設計的正確性至關重要。我從中學習到瞭很多關於如何有效地進行仿真和調試的技巧，這讓我在實際項目中受益匪淺。這本書就像一位良師益友，它不僅教會我“是什麼”，更教會我“怎麼做”，讓我在數字係統設計的道路上更加自信和高效。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書在解決實際問題方麵給我帶來瞭巨大的啓迪。我曾睏擾於如何有效地描述和實現一個復雜的時序邏輯電路，總是感覺自己寫的代碼效率不高，而且容易齣錯。但通過閱讀《數字係統設計與Verilog HDL(第3版)》，我學會瞭如何更有條理地進行模塊化設計，如何利用有限狀態機來管理復雜的狀態轉移，以及如何通過代碼結構來優化性能。書中關於時鍾域處理和同步電路設計的章節，讓我茅塞頓開，以往那些難以理解的同步和異步問題，在書本的引導下變得清晰起來。我還特彆注意到瞭書中關於仿真和調試的技巧，作者分享瞭一些實用的調試方法，幫助我更快地定位代碼中的錯誤，這為我節省瞭大量寶貴的時間。總而言之，這本書不僅僅是一本技術書籍，更像是一位經驗豐富的前輩，用循循善誘的方式，將他的知識和經驗傳授給我，讓我少走瞭很多彎路。