数字系统设计与PLD应用 臧春华,蒋璇著 9787121087271 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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臧春华，蒋璇著 著

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• 时序逻辑
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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121087271

商品编码：29500013186

包装：平装

出版时间：2009-05-01

基本信息

书名：数字系统设计与PLD应用

定价：40.00元

作者：臧春华,蒋璇著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2009-05-01

ISBN：9787121087271

字数：700000

页码：422

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.763kg

编辑推荐

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内容提要

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本书为普通高等教育“十一五”规划教材。本书阐述数字系统设计方法和可编程逻辑器件PLD的应用技术。引导读者从一般的数字功能电路设计转向数字系统设计；从传统的非定制通用集成电路的应用转向用户半定制的PLD的应用；从单纯的硬件设计转向硬件、软件高度渗透的设计方法。从而了解数字技术的新发展、新思路、新器件，拓宽软、硬件没计的知识面，提高设计能力。本书是编者在汇总了多年从事数字系统设计和PLD应用技术教学及科研成果的基础上编写的，取材丰富，概念清晰，既有较高的起点和概括，也有很好的实用和参考价值。书中软、硬件结合恰当，有的前瞻性和新颖性。全书文字流畅，图、文、表紧密结合，可读性强。
本书共8章，每章之后均有丰富的习题供读者选做。第8章提供10个上机实验题，供不同层次教学需求和读者选用。书末有附录，简明介绍各种HDPLD典型器件和一种典型PLD开发工具，供读者参考。
本书可作为高等学校电子信息类、电气信息类、计算机类各专业的教科书，同时也是上述学科及其他相关学科工程技术人员很好的实用参考书。

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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数字系统设计与PLD应用 臧春华,蒋璇著 图书简介 本书深入浅出地阐述了数字系统设计的基本原理、方法以及现代电子设计自动化（EDA）工具在其中的应用，并特别聚焦于可编程逻辑器件（PLD）在数字系统实现中的关键作用。全书结构严谨，内容翔实，既有扎实的理论基础，又紧密结合工程实践，旨在为读者构建一个清晰、全面的数字系统设计知识体系，使其能够熟练掌握从概念到具体实现的整个流程。 第一部分：数字系统设计基础 本部分为读者打下坚实的理论基础，涵盖了数字系统设计所必需的核心概念和技术。 数字电路基础： 开篇将系统回顾和梳理数字电路的基本构成要素，包括逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的功能、真值表、逻辑表达式以及它们在布尔代数中的运算规则。深入讲解了布尔代数的基本定理和公式，如德摩根定律、分配律、结合律、吸收律等，以及如何利用这些定律进行逻辑函数的化简。这部分内容是理解后续所有数字电路设计的基础。 组合逻辑电路设计： 详细介绍组合逻辑电路的设计流程，包括需求分析、逻辑函数的描述（真值表、卡诺图）、逻辑化简（卡诺图方法、奎恩-麦克拉斯基方法）以及电路的实现。重点讲解了各种常用组合逻辑电路的功能和设计，如编码器、译码器、多路选择器、数据分配器、加法器（半加器、全加器、多位加法器）、减法器、比较器以及各种算术逻辑单元（ALU）的设计。通过丰富的实例，读者将理解如何将抽象的逻辑需求转化为具体的硬件电路。 时序逻辑电路设计： 引入时序逻辑电路的概念，区分了其与组合逻辑电路的关键区别——即电路的输出不仅取决于当前输入，还取决于其过去的状态。详细介绍触发器（D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器）的工作原理、状态转移图和状态转移表，以及它们的特性。在此基础上，深入讲解了各种时序状态机（有限状态机）的设计，包括同步时序状态机和异步时序状态机的区别与联系。重点阐述了移位寄存器、计数器（行波计数器、同步计数器、二进制计数器、十进制计数器、可预置计数器）的设计与应用，以及如何利用它们构建具有特定功能的时序系统。 数字系统的基本模块： 介绍了一些构成复杂数字系统的基本功能模块，例如存储单元（RAM, ROM）、并行/串行数据转换器、比较器、多功能寄存器等。讲解这些模块的设计思想和组合方式，为构建更大型的数字系统奠定基础。 第二部分：现代数字系统设计方法与工具 本部分将视角转向现代数字系统设计的实践层面，重点介绍硬件描述语言（HDL）的应用以及EDA工具链的整个流程。 硬件描述语言（HDL）： 详细介绍业界主流的两种硬件描述语言——Verilog HDL和VHDL。重点讲解它们的语法结构、数据类型、运算符、结构语句、过程语句以及如何使用它们来描述组合逻辑和时序逻辑电路。通过大量的实例，演示如何用HDL来完成逻辑函数的描述、状态机的建模、模块化设计等。强调HDL在提高设计效率、便于调试和复用性方面的优势。 EDA工具流程： 详细介绍典型的EDA（Electronic Design Automation）工具流程，包括： 综合（Synthesis）： 讲解如何使用综合工具将HDL代码转化为门级网表（Netlist），并讨论综合目标（如面积、速度、功耗）对结果的影响。介绍常用的综合算法和优化技术。 布局布线（Place and Route）： 解释如何将综合后的网表映射到目标硬件（如FPGA或ASIC）的具体物理资源上，包括逻辑单元的分配和信号线的连接。讨论布局布线过程中需要考虑的因素，如时序约束、功耗优化等。 仿真（Simulation）： 介绍两种主要的仿真类型：行为仿真（Behavioral Simulation）和门级仿真（Gate-Level Simulation）。讲解如何编写测试激励（Testbench）来验证设计的正确性，并分析仿真报告，找出设计中的逻辑错误。 时序分析（Timing Analysis）： 阐述时序分析在数字系统设计中的重要性，特别是对于时序收敛的挑战。介绍关键路径、建立时间和保持时间的概念，以及如何利用静态时序分析（STA）工具来评估和优化设计的时序性能。 设计验证： 强调验证在数字设计流程中的核心地位，并介绍多种验证方法，包括功能验证、性能验证、功耗验证等。讲解如何构建有效的测试平台，以及使用验证语言和工具来提升验证的效率和覆盖率。 第三部分：可编程逻辑器件（PLD）及其应用 本部分是本书的重点和特色，深入探讨PLD，尤其是FPGA（Field-Programmable Gate Array）在数字系统实现中的强大能力。 PLD概述： 介绍PLD的发展历程和不同类型，包括PLA（Programmable Logic Array）、PAL（Programmable Array Logic）以及CPLD（Complex Programmable Logic Device）。重点阐述FPGA的架构和工作原理，包括其核心组成单元——可配置逻辑块（CLB）、输入/输出块（IOB）以及可编程互连资源。 FPGA结构与编程： 详细剖析FPGA的内部结构，解释CLB如何实现各种基本逻辑功能，以及可编程互连线如何实现逻辑单元之间的灵活连接。讲解FPGA的编程过程，即如何将HDL设计映射到FPGA的物理资源上，包括配置位流的生成和加载。 PLD在实际系统中的应用： 通过大量的实际工程案例，展示PLD在不同领域的应用，包括： 数字信号处理（DSP）： 如何利用FPGA实现高性能的滤波器、FFT（快速傅里叶变换）单元、乘法器等DSP核心算法。 通信系统： 在通信基带处理、协议栈实现、接口控制等方面的应用。 嵌入式系统： 作为微处理器外围控制器、数据采集单元、高速接口桥接器等。 自定义逻辑加速： 如何将特定算法或功能固化到FPGA中，实现比通用处理器更高的性能。 原型验证： 在ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）设计流程中，利用FPGA进行快速原型验证。 PLD设计约束与优化： 讲解在FPGA设计中如何设置设计约束（Constraints），如时序约束、管脚约束、综合约束等，以指导EDA工具进行有效的映射和优化。讨论在PLD设计中常见的性能瓶颈，以及如何通过代码优化、算法选择、资源使用等手段来解决。 高级PLD技术： 简要介绍一些更高级的PLD技术和概念，如软核/硬核处理器在FPGA中的集成、动态可重构技术、高级IP核的使用等，为读者提供进一步学习的指引。 第四部分：附录与参考 附录： 可能包含常用逻辑符号表、布尔代数公式汇总、Verilog/VHDL常用语句速查表等，方便读者查阅。 参考文献： 列出本书参考的重要文献和书籍，供读者深入研究。 本书通过系统性的讲解和丰富的实例，旨在培养读者独立完成数字系统设计的能力，使其能够熟练运用现代EDA工具和PLD器件，将创意转化为功能强大的数字产品。无论读者是电子工程专业的学生，还是从事相关工作的工程师，都能从中获益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

我之前对数字系统设计一直有些畏惧，感觉它充满了各种复杂的公式和抽象的概念。但自从翻开这本《数字系统设计与PLD应用》后，我完全改变了看法。臧春华和蒋璇的叙述方式非常平易近人，即使是初学者也能轻松理解。他们巧妙地将理论知识与实际应用相结合，让我明白了那些抽象的逻辑门是如何构建出我们生活中各种电子设备的基础。尤其让我印象深刻的是书中关于PLD的部分，它不再是遥不可及的高深技术，而是通过清晰的图示和代码演示，将FPGA和CPLD的强大功能展现在我面前。我学会了如何使用VHDL语言描述硬件，如何进行仿真验证，以及如何将设计成功的模块部署到实际的硬件平台上。这种从理论到实践的完整过程，让我对数字系统设计的整个流程有了更深刻的认识。这本书对于那些希望系统学习数字逻辑，并希望了解现代电子设计方法学的朋友来说，绝对是一本不可多得的宝典。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够深入讲解数字系统设计原理，并且能够将PLD实际应用技术结合起来的教材。终于，我找到了这本书——《数字系统设计与PLD应用》。臧春华和蒋璇两位作者的功力可见一斑，他们以一种非常体系化的方式，从最基础的数字逻辑门开始，逐步深入到更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路的设计。而本书的亮点，无疑在于它对PLD，特别是CPLD和FPGA的详细阐述。从器件的选型，到编程语言（比如VHDL）的学习，再到实际的开发流程，书中都给予了充分的介绍。我尤其欣赏书中对状态机设计的讲解，清晰地展示了如何将抽象的控制逻辑转化为可执行的硬件描述代码。这本书为我打开了通往硬件设计世界的大门，让我看到了数字系统设计的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这套书简直是我学习数字系统设计的启蒙之光！作者臧春华和蒋璇的文字功底深厚，把原本枯燥晦涩的数字逻辑概念讲得生动有趣，引人入胜。从最基础的逻辑门电路，到BCD码、优先编码器、数据选择器等各种组合逻辑电路，再到触发器、寄存器、计数器等时序逻辑电路，这本书都循序渐进，逻辑清晰。最让我惊喜的是，它并没有止步于理论层面，而是将PLD（可编程逻辑器件）的应用贯穿其中。从原理到实操，详细介绍了CPLD和FPGA的架构、编程语言（如VHDL）的使用，以及如何将设计好的逻辑电路烧录到实际的PLD芯片上。书中大量的实例和实验电路图，让我在动手实践中加深理解，仿佛亲身置于实验室，一点点搭建起自己的数字系统。特别是关于状态机设计的部分，作者讲解得细致入微，配合流程图和代码示例，让我彻底告别了之前对状态机的模糊认识。这本书不仅是一本教材，更像是一位循循善诱的良师益友，为我的数字系统设计之路铺平了道路。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本《数字系统设计与PLD应用》确实让我眼前一亮。作者臧春华和蒋璇在内容组织上做得非常出色，逻辑结构严谨，知识点层层递进，让人很容易跟着他们的思路走。一开始，我担心会遇到晦涩难懂的专业术语，但书中对每一个概念的解释都力求通俗易懂，配合着丰富的图例和表格，使得那些抽象的逻辑关系变得直观而清晰。书中最吸引我的莫过于PLD应用部分的讲解。他们没有仅仅停留在理论介绍，而是深入剖析了CPLD和FPGA的内部结构，以及如何利用VHDL等硬件描述语言来实现复杂的数字功能。从简单的组合逻辑到复杂的状态机，再到总线接口的设计，书中提供的代码示例都经过精心设计，非常具有参考价值。我尝试着按照书中的实验步骤进行操作，成功地实现了几个小型的数字电路，这给了我极大的成就感。这本书不仅传授了知识，更培养了我独立解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于我这样的数字系统设计初学者来说，无疑是一场及时雨。臧春华和蒋璇的写作风格非常朴实，但却蕴含着深厚的学术功底。他们将复杂的概念分解成易于理解的单元，并用通俗的语言进行阐释。从基本的布尔代数和逻辑运算，到组合逻辑和时序逻辑电路的设计，书中都给出了详尽的解释和大量的实例。而PLD部分更是本书的一大特色，它系统地介绍了CPLD和FPGA的工作原理、编程方法以及应用技巧。我学会了如何使用VHDL语言来描述硬件，如何进行逻辑仿真，以及如何将设计好的电路烧录到FPGA开发板上。书中的每一个章节都紧密联系，构建了一个完整的数字系统设计学习体系。对于那些想要踏入数字IC设计领域，或者对嵌入式硬件开发感兴趣的朋友，这本书绝对是值得投资的。