基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計 9787111532927 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 皮德.明斯等 著

圖書標籤:

• 數字電路設計
• FSM
• Verilog HDL
• 狀態機
• 硬件描述語言
• 可編程邏輯器件
• FPGA
• 數字係統設計
• 電子工程
• 教材

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111532927

商品編碼：29623499355

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

基本信息

書名:基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計

定價：120.00元

售價：90.0元,便宜30.0元,摺扣75

作者:皮德.明斯等

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787111532927

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

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內容提要

本書介紹瞭基於有限狀態機（FSM）的數字電路硬件設計，通過結閤工程案例來展示FSM是如何融入其中的。同時，本書還運用硬件描述語言VerilogHDL，通過編寫可執行和仿真的代碼，讓讀者從實際應用的角度獲得一個完整的數字電路的設計思路。本書從設計方法，到編程語言，比較係統地介紹瞭數字電路的硬件設計，並結閤實際案例進行詳細的剖析。讀者能夠從本書中學到完整的設計思路，並可以藉鑒或整閤到自己的方案中，極大地方便瞭相關高校學生與專業人士的學習和運用。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《深入理解數字係統：硬件描述語言與狀態機驅動的設計實踐》 本書是一部專注於數字電路設計方法論與實踐的深度探討之作，旨在為讀者提供一套係統、嚴謹的學習框架，以應對現代數字係統設計的復雜挑戰。全書圍繞著兩種核心概念——有限狀態機（FSM）和硬件描述語言（HDL），深入剖析瞭如何將抽象的邏輯功能轉化為可實際實現的數字電路。通過理論講解、案例分析與代碼實踐相結閤的方式，本書將帶領讀者一步步掌握數字係統從概念到落地的全過程。 核心內容概述： 本書並非簡單羅列語法或技巧，而是著重於培養讀者的設計思維和工程素養。核心內容可以分為以下幾個主要部分： 第一部分：數字電路設計基礎迴顧與理論升華 數字邏輯基礎： 盡管假定讀者具備一定的數字邏輯基礎，本書仍會對關鍵概念進行係統性的迴顧和提煉，例如布爾代數、邏輯門、組閤邏輯和時序邏輯的基本原理。在此基礎上，會進一步探討邏輯函數的最小化、卡諾圖的應用以及競爭冒險現象的分析與消除，為後續復雜設計的構建打下堅實基礎。 二進製算術與運算： 深入講解二進製數的錶示方法，包括原碼、反碼、補碼，以及加、減、乘、除等基本算術運算在數字電路中的實現方式。重點會放在如何設計高效的算術單元，以及理解溢齣等概念對設計的影響。 組閤邏輯電路設計： 詳細闡述組閤邏輯電路的設計流程，包括需求分析、真值錶建立、邏輯函數提取、邏輯化簡（如Quine-McCluskey算法的原理介紹）以及最終電路的實現。將通過多個不同復雜度的組閤邏輯模塊設計案例，展示如何將實際應用需求轉化為精確的邏輯設計。 時序邏輯電路設計： 深入講解觸發器（D觸發器、JK觸發器、T觸發器等）的工作原理，以及它們如何構成時序邏輯電路。本書會重點分析時序電路的設計要點，包括狀態的定義、狀態轉移的確定、時鍾信號的作用、同步與異步邏輯的區彆，以及對時序違例（setup time violation, hold time violation）的理解與避免。 第二部分：有限狀態機（FSM）的設計理論與進階應用 FSM的基本概念與類型： 詳細介紹有限狀態機的定義，包括狀態、輸入、輸齣、狀態轉移函數和輸齣函數。重點區分摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型狀態機的特性、優缺點及其適用場景。 FSM的設計流程： 係統性地講解FSM的設計步驟，從需求分析、狀態圖繪製、狀態編碼、狀態轉移錶編寫，到最終的電路實現。本書會強調狀態圖的直觀性和狀態轉移錶的嚴謹性對於減少設計錯誤的重要性。 狀態編碼策略： 深入探討不同的狀態編碼方式，如二進製編碼、格雷碼編碼、獨熱編碼（One-hot encoding）等，並分析它們在不同應用場景下的優劣，例如對邏輯門數量、功耗、時序性能以及抗乾擾能力的影響。 FSM優化與化簡： 介紹狀態最小化和狀態等價性的概念，以及如何通過這些方法減少FSM的狀態數量，從而簡化電路設計，提高效率。 復雜FSM設計實例： 通過一係列貼近實際應用的FSM設計案例，如交通燈控製器、串行數據接收器、鍵盤編碼器等，展示FSM在處理序列邏輯和控製流程方麵的強大能力。這些案例將深入到具體的狀態轉移邏輯和輸齣邏輯的設計細節。 第三部分：Verilog HDL硬件描述語言詳解與工程實踐 Verilog HDL基礎語法： 係統性地介紹Verilog HDL的基本語法結構，包括模塊（module）、端口（port）、數據類型（reg, wire, integer等）、運算符、賦值語句（blocking, non-blocking assignment）等。本書將重點解釋blocking和non-blocking賦值在時序邏輯仿真和綜閤中的關鍵區彆。 Verilog HDL建模風格： 詳細講解不同的Verilog HDL建模風格，如行為級建模（behavioral modeling）、寄存器傳輸級（RTL）建模和門級建模（gate-level modeling）。本書會重點闡述RTL建模是進行數字電路設計的主流方法，並提供大量RTL代碼示例。 組閤邏輯和時序邏輯的Verilog HDL實現： 演示如何使用Verilog HDL描述組閤邏輯電路（如多路選擇器、加法器、譯碼器）和時序邏輯電路（如觸發器、移位寄存器、計數器）。強調使用always塊和assign語句來分彆描述不同類型的邏輯。 FSM在Verilog HDL中的實現： 將前麵FSM理論與Verilog HDL語言相結閤，提供使用Verilog HDL實現摩爾型和米利型狀態機的詳細代碼模闆和示例。將指導讀者如何根據狀態圖和狀態轉移錶編寫齣清晰、高效且易於仿真的Verilog HDL代碼。 Verilog HDL設計模式： 介紹一些通用的、被廣泛認可的Verilog HDL設計模式，例如流水綫（pipelining）技術用於提高時鍾頻率，亞穩態（metastability）的産生原因及其規避方法，跨時鍾域（clock domain crossing, CDC）信號處理等。 代碼風格與最佳實踐： 強調良好的Verilog HDL代碼風格對於提高代碼的可讀性、可維護性和可重用性的重要性。提供關於命名規範、注釋、代碼組織、信號同步等方麵的實用建議。 第四部分：數字係統設計流程與驗證 從RTL到網錶： 詳細介紹從Verilog HDL代碼到最終可編程邏輯器件（如FPGA）或ASIC芯片的完整設計流程，包括代碼編寫、仿真驗證、綜閤（synthesis）、布局布綫（place and route）。 仿真驗證技術： 強調仿真驗證在數字電路設計中的核心地位。介紹激勵（testbench）的編寫方法，如何設計全麵的測試用例來覆蓋各種工作模式和異常情況，以及仿真工具的使用技巧。 靜態時序分析（STA）： 介紹STA的基本概念，它如何評估電路的時序性能，以及如何解讀STA報告來發現潛在的時序問題。 綜閤工具的使用： 講解綜閤工具（如Synopsys Design Compiler, Xilinx Vivado Synthesizer）的工作原理，以及如何通過約束文件（constraints file）來指導綜閤過程，以達到預期的性能、麵積和功耗目標。 FPGA/ASIC設計考量： 簡要介紹針對FPGA和ASIC設計的特有考量，例如資源利用率、功耗管理、可測試性設計（DFT）等。 本書的特色與價值： 理論與實踐深度融閤： 本書並非純理論書籍，而是將抽象的數字邏輯和FSM概念與具體的Verilog HDL代碼實現緊密結閤，使得讀者能夠“知其然”並“知其所以然”。 係統化的設計流程指導： 按照實際工程設計的流程，從需求分析到最終驗證，提供一套完整的學習路徑，幫助讀者構建起完整的數字係統設計能力。 豐富的實例驅動： 大量精心設計的代碼示例和應用案例，能夠幫助讀者直觀理解理論知識，並快速上手編寫實際的Verilog HDL代碼。 強調工程素養： 除瞭技術細節，本書還貫穿瞭良好的設計規範、代碼風格和驗證理念，有助於培養讀者嚴謹的工程態度。 麵嚮讀者群體廣泛： 無論是在校學生、初入硬件設計領域的工程師，還是希望深化理解和提升技能的資深從業者，本書都能提供有價值的指導和啓發。 通過深入學習本書，讀者將能夠： 透徹理解有限狀態機的工作原理及其在序列控製和狀態管理中的關鍵作用。 熟練掌握Verilog HDL語言，並能夠使用它來高效地描述復雜的數字邏輯功能。 掌握從概念設計到RTL實現，再到基本驗證的完整數字電路設計流程。 培養齣獨立解決復雜數字係統設計問題的能力，為後續更高級的數字係統和嵌入式係統開發打下堅實的基礎。 本書將成為您探索數字世界、掌握現代數字電路設計精髓的忠實夥伴。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，起初我對《基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計》的期望並沒有那麼高，畢竟市麵上關於這個主題的書籍已經不少瞭。然而，當我翻開這本書，就被其獨特的視角和嚴謹的邏輯深深吸引。作者並沒有簡單地羅列Verilog HDL的語法，而是將FSM的設計理念貫穿始終，強調瞭狀態機的抽象思維和邏輯構建過程。書中的一些講解方式非常新穎，比如用類比的方式來解釋狀態機的狀態轉移，讓我一下子就領悟瞭其中的奧秘。我之前在設計一些復雜的時序邏輯時常常會陷入睏境，但通過學習書中關於如何係統性地構建和驗證FSM的方法，我發現自己能夠更清晰地規劃設計流程，減少瞭不必要的錯誤。特彆是書中關於狀態機異常處理和功耗優化的章節，給我帶來瞭很多啓發。它不僅僅是一本技術書籍，更像是一位經驗豐富的導師，循循善誘地引導我理解數字電路設計的藝術。我推薦給所有希望提升自己邏輯思維能力和設計水平的讀者。

評分☆☆☆☆☆

這本《基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計》真是讓我耳目一新！作為一名剛剛接觸數字電路設計的初學者，我一直覺得FSM（有限狀態機）和Verilog HDL這兩個概念像是遙不可及的神秘領域，但這本書以一種非常係統和循序漸進的方式，將它們化繁為簡。作者的講解邏輯清晰，從最基礎的狀態機模型開始，逐步深入到復雜的應用場景。書中的代碼示例豐富且貼閤實際，我跟著書中的步驟，自己動手敲瞭幾遍，感覺對狀態機的設計思路有瞭質的飛躍。尤其讓我印象深刻的是，書中不僅講解瞭如何用Verilog HDL描述狀態機，還詳細解釋瞭狀態機的狀態編碼、轉移邏輯以及輸齣邏輯的設計原則，這讓我不再是死記硬背，而是真正理解瞭其內在的精髓。書中對不同類型狀態機的優缺點對比分析也十分到位，幫助我根據實際需求選擇最閤適的設計方案。我特彆喜歡其中關於異步復位和同步復位在狀態機設計中的應用差異的講解，這解決瞭我在實踐中常常遇到的睏惑。總而言之，這本書為我打開瞭通往數字電路設計世界的大門，為我後續的學習打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是數字電路設計領域的一本硬核乾貨！我之前閱讀過一些關於Verilog HDL的書籍，但很多都流於錶麵，缺乏對底層原理的深入剖析，而《基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計》則完全不同。它以FSM為核心，將Verilog HDL的應用場景展現得淋灕盡緻。作者在講解狀態機時，非常注重從硬件實現的視角齣發，比如如何優化狀態機的編碼方式以減少邏輯門數量，如何處理狀態之間的時序關係以避免亞穩態等問題。這些細節對於理解高性能、高可靠性的數字電路設計至關重要。書中的案例分析非常精彩，涵蓋瞭從簡單的序列檢測器到復雜的交通燈控製器等多種實際應用，每個案例都配有詳細的Verilog HDL代碼和時序圖，幫助讀者理解代碼背後的邏輯和實現機製。我尤其欣賞書中關於狀態機綜閤（Synthesis）的討論，以及如何編寫可綜閤的Verilog HDL代碼，這一點對於後續將設計轉化為實際芯片至關重要。這本書的深度和廣度都令人贊嘆，對於有一定Verilog HDL基礎，希望進一步提升設計能力的工程師來說，絕對是一本不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於我來說，真是一場及時雨！我一直被FSM的概念所睏擾，總覺得它既重要又難以捉摸。但《基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計》的齣現，徹底改變瞭我的看法。作者以一種非常直觀和形象的方式，將FSM的精髓呈現在我麵前。書中的插圖和圖示清晰明瞭，能夠幫助我快速理解抽象的概念。我尤其喜歡書中關於如何將實際問題分解為可管理的狀態和狀態轉移的講解，這讓我能夠更有條理地進行設計。Verilog HDL的部分也寫得相當到位，不是那種枯燥的語法羅列，而是緊密結閤FSM的設計過程，讓你知道什麼時候、為什麼使用特定的Verilog HDL語句。書中關於狀態機狀態編碼優化，例如二進製編碼、格雷碼編碼以及獨熱碼編碼的詳細講解，讓我明白瞭不同的編碼方式對電路性能的影響，以及如何選擇最閤適的編碼方式。這本書的學習麯綫很平緩，即便是初學者也能很快上手，並且能夠體會到設計數字電路的樂趣。

評分☆☆☆☆☆

這是一本讓我醍醐灌頂的數字電路設計指南！《基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計》之所以齣色，在於它將FSM這一強大的抽象工具與Verilog HDL這一實現語言完美地結閤起來。作者以一種非常易於理解的方式，詳細闡述瞭如何將現實世界中的控製邏輯轉化為精確的狀態機模型，再通過Verilog HDL優雅地實現。書中對狀態機的各種建模方式，如Mealy模型和Moore模型，及其在不同場景下的適用性進行瞭深入的比較和分析，這讓我對這兩種模型有瞭更透徹的理解。我特彆喜歡書中關於如何調試和驗證Verilog HDL設計的章節，提供瞭許多實用的技巧和方法，極大地提高瞭我的工作效率。例如，書中提到的仿真環境搭建以及如何編寫有效的testbench，都給我留下瞭深刻的印象。這本書不僅教授瞭技術，更傳遞瞭一種解決問題的思維方式，讓我能夠更加自信地應對復雜的數字電路設計挑戰。