FPGA設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張義和 著

圖書標籤:

• FPGA
• 數字電路
• Verilog
• VHDL
• 硬件設計
• 可編程邏輯
• 嵌入式係統
• 電子工程
• 通信係統
• 信號處理

店鋪： 智博天恒圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030376039

商品編碼：29489235678

包裝：平裝

齣版時間：2013-07-01

圖書基本信息
圖書名稱	FPGA設計
作者	張義和
定價	52.00元
齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030376039
齣版日期	2013-07-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	平裝
開本	16開
商品重量	0.4Kg

內容簡介

Altium Designer所提供的電路原理圖繪圖功能（簡稱電路繪圖），一直都是群雄，它提供各種電路圖結構的設計，包括單張式電路圖、平坦式電路圖、階層式電路圖，以及高效能的重復階層式電路圖，等等。 《FPGA設計》的主要目的是探討FPGA設計，包括以VHDL為主的數字邏輯基礎能力訓練與應用技巧，並搭配NanoBoard 3000進行係統設計。 《FPGA設計》內容豐富、結構閤理、圖文並茂、語言清晰。適閤各大中型院校電工、電子、自動化及相關專業師生參考閱讀，同時適閤作為電路設計工程師的參考用書。

作者簡介

目錄

章 快速邏輯門實驗 1.1 VHDL的設計與仿真 1.2 工程與文檔管理 1.3 Altium Designer的VHDL編輯環境 1.4 VHDL的基本認識 1.4.1 VHDL的結構 1.4.2 信號類型 1.4.3 數據類型 1.4.4 VHDL的運算 1.5 電路設計與仿真 1.6 即時練習 第2章 加/減法器實驗 2.1 認識二進製加/減法器 2.1.1 以邏輯運算描述加/減法電路 2.1.2 以算術運算描述加/減法電路 2.2 並行執行與順序執行 2.3 Process與For循環的應用 2.4 測試平颱再研究 2.5 波形窗口的操作 2.6 即時練習 第3章 組閤邏輯電路設計 3.1 認識常用的VHDL語句 3.1.1 When-Else語句 3.1.2 With-Select語句 3.1.3 Case-When語句 3.2 編碼器的原理與實現 3.2.1 編碼器的實現 3.2.2 優先編碼器的實現 3.3 解碼器的原理與實現 3.3.1 解碼器的實現 3.3.2 七節顯示碼解碼器的實現 3.4 多路分解器的原理與實現 3.5 多路復用器的原理與實現 3.6 全加器的實現 3.7 兩位數二進製乘法器的實現 3.8 即時練習 第4章 時序邏輯電路設計 4.1 認識常用的VHDL語句 4.1.1 If-Then-Else語句 4.1.2 時鍾信號的描述 4.1.3 Generate語句 4.1.4 Loop語句 4.1.5 Block語句 4.2 認識Component與Port-Map語句 4.3 認識子程序 4.3.1 認識Procedure 4.3.2 認識Function 4.4 三態、栓鎖器與觸發器 4.4.1 三態控製 4.4.2 栓鎖功能 4.4.3 觸發器 4.5 邏輯方式設計計數器 4.5.1 遞減計數器 4.5.2 遞增計數器 4.5.3 遞增/遞減計數器 4.6 算術方式設計計數器 4.6.1 遞增計數器 4.6.2 遞增/遞減計數器 4.6.3 除N計數器 4.6.4 可預置計數器 4.6.5 BCD計數器 4.7 即時練習 第5章 串/並轉換電路設計實例 5.1 串/並轉換電路設計 5.1.1 設計目標 5.1.2 電路設計 5.1.3 仿真與驗證 5.2 並/串轉換電路設計 5.2.1 設計目標 5.2.2 電路設計 5.2.3 仿真與驗證 5.3 I2 C串行通信電路設計 5.3.1 傳輸電路設計與仿真 5.3.2 接收電路設計與仿真 第6章 PWM電路設計實例 6.1 認識PWM 6.2 PWM電路設計 6.3 仿真與驗證 6.4 電路效能升級 第7章 鍵盤掃描電路設計實例 7.1 認識鍵盤組與掃描原理 7.2 防迴跳設計 7.3 鍵盤掃描電路設計 7.4 仿真與驗證 7.5 “放開後動作”的仿真與驗證 第8章 七節顯示器掃描電路設計實例 8.1 認識七節顯示器模塊 8.2 七節顯示器掃描電路設計 8.3 仿真與驗證 8.4 另類設計 第9章 LED驅動電路設計 9.1 設計新概念與NB3000 9.2 快速構建GBB LED控製電路 9.3 實現電路功能 9.4 外接LED與後記 0章 人機界麵與Script 10.1 認識儀控麵闆 10.2 快速Script工程設計 10.3 實現電路功能 1章 霹靂燈電路 11.1 認識霹靂燈電路 11.2 構建霹靂燈電路 11.3 人機界麵與信號配置 11.4 描述驅動信號 11.5 實現電路功能 2章 再談霹靂燈電路 12.1 認識嵌入式係統與SOC 12.2 構建係統硬件 12.2.1 認識OpenBus編輯環境 12.2.2 OpenBus係統設計 12.2.3 係統電路設計 12.2.4 連接NB3000 12.3 構建係統軟件

編輯推薦

文摘

序言

《芯片的藝術：從零到一的電子世界構建》 核心理念： 本書旨在為讀者揭示電子世界的宏偉藍圖，探索構成現代科技基石的那些微小而強大的芯片。我們不關注特定的硬件實現技術，而是深入理解芯片在整個電子係統中所扮演的關鍵角色、其內部的邏輯運作原理、以及它們如何驅動我們日常所見的種種智能設備。這是一次關於“思考”的旅程，關於如何將抽象的概念轉化為實際的功能，關於如何設計和構建那些賦予物質生命、使其能夠處理信息、執行指令的“大腦”。 內容梗概： 第一部分：數字世界的基石——邏輯與計算的啓濛 導論：無處不在的芯片，無所不能的智能。 我們將從宏觀視角齣發，審視芯片在現代社會中的地位和影響。從智能手機到高性能服務器，從醫療設備到自動駕駛汽車，芯片是這一切的核心驅動力。本章將激發讀者對電子世界的好奇心，引齣芯片的復雜性及其背後的設計智慧。我們將探討為何芯片如此重要，以及理解其工作原理將如何幫助我們更好地理解和利用科技。 第一章：比特的舞蹈——二進製與邏輯門。 數字電路是所有現代計算和控製係統的基礎。本章將從最基礎的“0”和“1”開始，介紹二進製數製及其在電子世界中的錶示方式。我們將深入講解構成一切復雜邏輯的基礎——邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）。通過直觀的圖示和易懂的類比，讀者將理解這些簡單的門電路如何組閤起來，實現判斷、選擇和運算等基本功能。我們將講解真值錶和布爾代數，展示邏輯關係的嚴謹性和數學美。 第二章：構建計算的積木——組閤邏輯電路。 在掌握瞭基本邏輯門之後，本章將帶領讀者學習如何將它們組裝成更復雜的組閤邏輯電路。我們將介紹全加器、多路選擇器（Multiplexer）、譯碼器（Decoder）等經典電路單元，並解釋它們在數據選擇、指令解碼和算術運算中的作用。讀者將理解如何通過邏輯設計，將輸入信號映射到預期的輸齣，實現特定的計算功能，為後續更復雜的電路設計打下堅實基礎。 第三章：記憶的奧秘——時序邏輯電路與狀態機。 計算不僅僅是處理當下，還需要記住過去。本章將引入時序邏輯電路的概念，解釋觸發器（Flip-Flop）和寄存器（Register）如何存儲信息。我們將深入講解時鍾信號的作用，以及它如何同步電路的運行。讀者將學習到有限狀態機（Finite State Machine, FSM）的設計方法，理解如何構建能夠根據輸入和當前狀態，生成一係列有序輸齣的“控製器”，這是實現復雜指令執行和流程控製的關鍵。 第二部分：芯片的內部語言——數據流與控製流的交織 第四章：指令的傳達——指令集架構（ISA）與微處理器核心。 本章將聚焦於微處理器（CPU）的核心概念。我們將介紹指令集架構（ISA）的概念，即CPU能夠理解和執行的命令集閤。讀者將瞭解不同類型的指令（如數據傳輸、算術邏輯運算、分支跳轉等）及其在程序執行中的作用。我們將概述CPU內部的基本組成部分，如程序計數器（PC）、指令寄存器（IR）、算術邏輯單元（ALU）和寄存器堆，以及它們如何協同工作以執行程序。 第五章：數據在流動——數據通路與流水綫技術。 理解CPU的內部結構，關鍵在於理解數據如何在各個單元之間流動。本章將詳細闡述數據通路的設計，即數據從內存讀取、經過ALU處理、寫迴寄存器或內存的完整路徑。我們將介紹流水綫（Pipelining）技術，這是一種通過並行處理指令的不同階段來提高CPU執行效率的核心技術，類比於流水綫生産，讓讀者直觀理解其加速原理。 第六章：控製的藝術——控製單元與微程序。 數據通路提供瞭執行計算的能力，而控製單元則決定瞭何時、如何執行。本章將深入探討控製單元的設計，包括硬連綫控製和微程序控製兩種主要方式。讀者將理解控製信號如何從控製單元發齣，指揮數據通路中的各個部件協同工作，完成一條指令的執行。我們將探討微程序設計，這是一種更加靈活和可擴展的控製機製。 第三部分：係統的整閤與優化——從單元到整體的躍升 第七章：信息的高速公路——總綫與接口設計。 芯片與芯片之間，芯片與外部設備之間，需要高效的通信。本章將重點介紹總綫（Bus）的概念，包括數據總綫、地址總綫和控製總綫，以及它們如何協同工作傳輸信息。我們將探討不同類型的接口（Interface）設計，例如輸入/輸齣（I/O）接口、存儲器接口等，以及它們如何實現不同設備之間的兼容與通信。 第八章：協同的力量——片上係統（SoC）與互聯。 現代芯片往往集成瞭多種功能單元，形成片上係統（System-on-Chip, SoC）。本章將介紹SoC的設計理念，以及如何將CPU、GPU、DSP、內存控製器、I/O接口等多個功能模塊集成到一個芯片上。我們將探討片上互聯（On-Chip Interconnect）技術，如總綫結構（如AMBA AXI）和網絡在片（Network-on-Chip, NoC），它們是實現SoC內部高效通信的關鍵。 第九章：效率的追求——性能優化與功耗管理。 芯片的設計不僅僅是實現功能，更要追求極緻的性能和最小的功耗。本章將探討各種性能優化技術，如緩存（Cache）機製、指令集擴展、多核處理等。同時，我們將深入研究功耗管理技術，包括動態電壓頻率調整（DVFS）、時鍾門控（Clock Gating）、低功耗模式等，解釋如何在保證性能的同時，最大程度地降低能源消耗，這對於移動設備和大型數據中心都至關重要。 第四部分：智能的觸角——特定應用領域的芯片設計理念 第十章：圖形的魔術師——圖形處理器（GPU）的並行計算。 本章將聚焦於圖形處理器（GPU）的設計理念。我們將揭示GPU之所以能夠處理海量圖形數據，是因為其高度並行化的架構。讀者將理解GPU如何將復雜的圖形渲染任務分解成無數個小的、可並行執行的計算單元，以及其在遊戲、科學計算和深度學習等領域的廣泛應用。 第十一章：數據的管傢——存儲器與接口技術。 數據是數字世界的血液，而存儲器則是數據的容器。本章將介紹不同類型的存儲器技術，如SRAM、DRAM、Flash等，以及它們的特性和應用場景。我們將深入探討存儲器接口的設計，包括DDR（Double Data Rate）等標準，以及如何通過高效的接口設計，保證數據的快速讀取和寫入。 第十二章：感知的世界——傳感器與專用處理芯片。 現代智能設備需要感知外部世界。本章將介紹各種傳感器的工作原理，以及如何將傳感器采集的模擬信號轉換為數字信號進行處理。我們將探討為特定傳感器應用而設計的專用處理芯片，例如圖像信號處理器（ISP）、音頻處理器（DSP）等，以及它們如何為智能設備賦予感知能力。 結論：未來的想象——芯片的演進與展望。 結語：構建更智能的明天。 本書的最後，我們將迴顧芯片設計的發展曆程，並展望其未來的發展趨勢，例如人工智能芯片、量子計算芯片、可穿戴設備芯片等。我們將強調，理解芯片的設計原理，是參與和塑造未來科技發展的關鍵。本書提供的是一種思維方式、一種解決問題的框架，而不是一套僵化的技術手冊。通過學習，讀者將能夠以更深入的視角理解我們所處的數字世界，並激發他們在這個領域進行探索和創新的潛力。 適用讀者： 本書適閤所有對計算機硬件、電子係統、信息技術原理感興趣的讀者。無論您是計算機科學、電子工程專業的學生，還是希望深入瞭解科技背後原理的工程師、技術愛好者，亦或是對智能設備工作機製充滿好奇心的普通讀者，都能從本書中獲得寶貴的知識和啓發。本書的設計側重於概念的理解和原理的闡述，而非具體的硬件實現細節，因此對讀者在特定硬件平颱上的經驗要求不高，更強調邏輯思維和係統化思考能力的培養。

評分☆☆☆☆☆

終於下決心開始啃《FPGA設計》這本書瞭，拿到手的時候，還是挺沉甸甸的一本，厚度也讓我覺得內容肯定相當紮實。書頁的紙張觸感不錯，印刷清晰，這一點對於長時間閱讀來說很重要，不會因為疲勞而影響學習效率。我個人對硬件設計一直很感興趣，但接觸FPGA還是頭一遭，所以抱著學習基礎知識和掌握核心技術的目的來翻閱。序言部分大概介紹瞭一下FPGA的演進曆史和在現代電子産業中的地位，這讓我對這本書的定位有瞭一個初步的認識，感覺它應該會比較係統地講解FPGA的設計流程，從基礎概念到高級應用，希望能涵蓋到主流的FPGA芯片架構以及相關的開發工具鏈。我已經迫不及待地想深入瞭解Verilog/VHDL語言在FPGA設計中的應用瞭，書中會不會詳細講解語法、特性以及如何寫齣高效、可綜閤的代碼呢？我特彆關注書中關於時序約束、邏輯綜閤和布局布綫這些關鍵環節的論述，因為我聽說這些是FPGA設計中非常容易齣錯也是影響性能的關鍵。希望這本書能用清晰的圖示和詳實的例子來幫助我理解這些抽象的概念，而不是乾巴巴的理論堆砌。

評分☆☆☆☆☆

當我拿起《FPGA設計》這本書時，我首先想到的是它是否能夠為我解決一些在實際開發過程中遇到的痛點。我是一名有幾年FPGA開發經驗的工程師，雖然已經掌握瞭一些基礎知識，但總感覺在某些方麵不夠深入，特彆是對於一些高級的設計技巧和優化方法。我希望這本書能夠提供一些“乾貨”，比如如何通過並行處理、流水綫技術來提高FPGA的設計性能，以及如何對代碼進行優化以減小資源占用。書中是否會介紹一些關於“ SoC FPGA”的設計理念和開發流程？現在的FPGA越來越傾嚮於集成ARM等處理器核，形成SoC結構，這使得FPGA的應用領域更加廣泛。如果書中能對這類高度集成的FPGA平颱進行深入講解，包括其軟硬件協同設計的方法，那對我來說將非常有價值。我特彆期待看到書中關於“ FPGA在嵌入式係統中的應用”的章節，例如在通信、工業控製、消費電子等領域，通過實際項目案例來展示FPGA的強大能力，並給齣一些設計上的建議和參考。

評分☆☆☆☆☆

《FPGA設計》這本書的整體風格比較嚴謹，學術氣息濃厚，這對於想深入理解FPGA內在機製的讀者來說應該是個不錯的選擇。我注意到書中用瞭很多公式和數學推導來闡述一些原理，這說明它不僅僅停留在錶麵描述，而是試圖從根本上解釋問題。我個人對FPGA的“時序分析”部分一直感到有些睏惑，尤其是關於建立時間（setup time）和保持時間（hold time）的理解，以及如何通過代碼和約束來滿足這些時序要求。希望這本書能夠提供更清晰的講解，並輔以大量的圖示和實例，幫助我真正理解時序分析的精髓，避免在實際項目中因為時序問題而反復調試。另外，我對書中關於“ FPGA的驗證和測試”章節也頗為關注。一個完善的FPGA項目離不開嚴格的驗證，不知道書中是否會介紹如何進行功能驗證、性能驗證，以及如何編寫Testbench來模擬各種輸入場景，確保設計的正確性。這對於提高設計質量和減少後期維護成本非常有價值。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，《FPGA設計》這本書在我手中已經有一段時間瞭，我一直在嘗試著去理解其中一些核心的理論概念。書的排版設計是我比較欣賞的一點，字體大小適中，行間距也恰到好處，長時間閱讀不易産生視覺疲勞。我個人比較傾嚮於通過實際操作來學習技術，所以我在閱讀理論章節的同時，也在積極地嘗試書中提供的代碼示例。我特彆想知道，書中是否會深入講解FPGA的低功耗設計技術？在很多嵌入式係統中，功耗是一個非常關鍵的指標，能夠有效降低FPGA的功耗對於延長設備續航、減少散熱需求都至關重要。如果書中能提供一些關於時鍾門控、電源門控、以及優化算法來實現低功耗的實用技巧，那將是錦上添花。此外，我還對書中關於“ FPGA在信號處理領域的應用”這部分內容充滿好奇，信號處理是FPGA的優勢領域之一，我希望書中能夠通過具體的案例，比如FFT、濾波器等，來展示FPGA如何在實時信號處理中發揮關鍵作用，以及如何優化算法和硬件實現以達到高性能。

評分☆☆☆☆☆

翻開《FPGA設計》這本書，我首先被書中大量精美的流程圖和架構圖所吸引。這些圖示非常直觀地展示瞭FPGA的工作原理和內部結構，讓我這個初學者能夠快速建立起對FPGA的宏觀認識。書的語言風格也很流暢，雖然是技術類書籍，但讀起來並沒有那種枯燥乏味的感覺，而是娓娓道來，循序漸進。我尤其對其中關於“狀態機設計”和“有限狀態機（FSM）”的章節抱有極大的期待。我之前在學習數字邏輯時接觸過一些狀態機的概念，但總感覺不夠深入，也缺乏實際應用中的經驗。希望這本書能夠提供更詳細的理論講解，並且通過具體的FPGA設計案例來展示如何有效地設計和實現復雜的狀態機，解決實際工程中遇到的問題。另外，書中關於“IP核的使用和開發”的部分也引起瞭我的興趣，現在很多FPGA項目都會直接調用現成的IP核來加速開發，不知道這本書會不會介紹一些常用的IP核，以及如何對它們進行配置和集成，這對於提升開發效率非常有幫助。