數字邏輯基礎與Verilog設計(原書第3版) 9787111537281 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

加斯蒂芬 布朗 著

圖書標籤:

• 數字邏輯
• Verilog
• 數字電路
• 邏輯設計
• 電子工程
• 計算機硬件
• FPGA
• 可編程邏輯器件
• 高等教育
• 教材

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111537281

商品編碼：29624473565

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

基本信息

書名:數字邏輯基礎與Verilog設計(原書第3版)

定價：89.00元

售價：66.8元,便宜22.2元,摺扣75

作者:(加)斯蒂芬 布朗

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787111537281

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

本書特色
詳細介紹組閤邏輯與時序邏輯電路的經典設計技術。
強調邏輯電路的模塊化設計方法，介紹一些基本的電路模塊，並應用到大型電路實現中。
Verilog語言是本書必不可少的一部分內容，書中通過一種通俗易懂的方式循序漸進地介紹該語言。
著重強調在設計與實現實際電路時采用的Verilog與CAD工具。
提供大量的教學實例，揭示一種適閤采用現代數字電路技術（如FPGA與CPLD等可編程邏輯器件）的良好設計方式。

內容提要

本書第3版較第2版在內容結構上做瞭更新，從問題求解的角度重點介紹多種邏輯電路及其硬件描述語言Verilog實現的方法，著重於數字電路實現技術和數字係統設計兩大核心內容。主要包括：數字電路設計流程、邏輯電路基礎、算術運算電路、組閤電路、存儲元件、同步時序電路、邏輯功能優化、異步時序電路、完整的CAD電路設計流程以及電路測試等。本書包含瞭120多段Verilog示例代碼，以說明如何采用Verilog語言描述不同的邏輯電路。

目錄

作者介紹

斯蒂芬·布朗（Stephen Brown） 獲得多倫多大學電子工程碩士和博士學位，於1992年進入多倫多大學任教，目前為該校電子與計算機工程係教授，同時在Altera公司發起的國際大學計劃中擔任理事職務。研究領域包括現場可編程VLSI技術以及計算機結構，發錶瞭超過100篇論文。除瞭本書之外，與他人閤編瞭另外2本知名教材：《Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design（第3版）》《Field Programmable Gate Arrays》。

斯萬剋·瓦拉納西（Zvonko Vranesic） 擁有多倫多大學電子工程碩士和博士學位。現為該校電子與計算機工程係以及計算機科學係的榮譽退休教授。目前的研究領域包括計算機架構以及現場可編程VLSI技術研究。除瞭本書之外，與他人閤編瞭另外3本知名教材：《Computer Organization and Embedded Systems（第6版）》《Microputer Structures》與《Field Programmable Gate Arrays》。

文摘

序言

《數字邏輯與Verilog實踐》 一、本書緣起與目標讀者 在信息時代飛速發展的浪潮中，數字集成電路的設計與實現已成為推動科技進步的核心動力。從智能手機到高性能服務器，從自動駕駛汽車到人工智能大腦，無不依賴於精巧設計的數字邏輯電路。然而，要掌握如此復雜的領域，離不開紮實的理論基礎和熟練的設計工具。 《數字邏輯與Verilog實踐》應運而生，旨在為初學者和進階者提供一條清晰的學習路徑，係統地構建數字邏輯設計的知識體係，並掌握業界廣泛應用的硬件描述語言——Verilog。本書不僅教授抽象的邏輯理論，更強調理論與實踐的結閤，讓讀者在理解基本原理的同時，能夠動手設計、仿真和實現真實的數字電路。 本書的目標讀者包括： 電子信息工程、計算機科學與技術、微電子學等相關專業的本科生和研究生： 為課程學習提供堅實的理論支撐和實踐指導。 從事數字電路設計、FPGA開發、ASIC設計的工程師： 幫助鞏固和深化基礎知識，提升Verilog設計技能。 對數字邏輯設計和硬件開發感興趣的愛好者和自學者： 提供係統性的學習資源，開啓硬件設計之旅。 二、本書核心內容概覽 本書的編寫遵循循序漸進的原則，從最基本的數字邏輯概念齣發，逐步深入到復雜的係統設計。我們將理論知識與Verilog語言實踐緊密結閤，每一章節的理論講解都會配以相應的Verilog代碼示例，幫助讀者更好地理解和掌握。 第一部分：數字邏輯基礎 本部分將為讀者打下堅實的數字邏輯基礎，涵蓋從最基本的邏輯門到組閤邏輯和時序邏輯電路的設計與分析。 1. 數字係統與邏輯門： 數字世界初探： 介紹數字信號與模擬信號的區彆，以及數字電路在現代技術中的重要性。 二進製、十進製與十六進製： 掌握不同進製之間的轉換，這是進行邏輯運算的基礎。 邏輯門的概念： 詳細介紹AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本邏輯門的功能、真值錶和邏輯符號。 布爾代數基礎： 引入布爾代數的公理和定理，學習如何化簡邏輯錶達式，理解邏輯門之間的運算關係。 邏輯門的實現： 簡要介紹如何用晶體管等基本元件構建邏輯門，為理解數字電路的物理基礎鋪墊。 2. 組閤邏輯電路： 組閤邏輯的定義與特性： 理解組閤邏輯電路的輸齣僅取決於當前輸入，無記憶性。 邏輯函數的錶示方法： 學習真值錶、卡諾圖（Karnaugh Map）等方法來錶示和簡化邏輯函數。 卡諾圖的化簡技巧： 詳細講解如何利用卡諾圖對多變量邏輯函數進行最小項和最大項的化簡。 常用組閤邏輯模塊： 編碼器（Encoder）與譯碼器（Decoder）： 實現二進製到其他代碼的轉換，如BCD碼譯碼器、七段數碼管譯碼器。 多路選擇器（Multiplexer，MUX）： 根據選擇信號從多個輸入中選擇一個輸齣。 數據分配器（Demultiplexer，DEMUX）： 將一個輸入數據送到多個輸齣中的一個。 加法器（Adder）與減法器（Subtractor）： 實現二進製的算術運算，包括半加器、全加器、並行加法器、超前進位加法器等。 比較器（Comparator）： 實現兩個二進製數的比較。 邏輯電路的設計流程： 從需求分析到邏輯錶達式的推導、化簡，再到電路圖的繪製。 3. 時序邏輯電路： 時序邏輯的定義與特性： 理解時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於其曆史狀態，具有記憶性。 觸發器（Flip-Flop）： 基本觸發器： RS觸發器、JK觸發器、T觸發器。 主從觸發器： 剋服瞭邊沿觸發的限製。 D觸發器： 最常用的一種觸發器，用於存儲數據。 邊沿觸發器： Clocked D Flip-Flop，觸發器的狀態變化發生在時鍾信號的上升沿或下降沿。 寄存器（Register）： 存儲多個比特數據的電路，通常由多個D觸發器組成。 移位寄存器（Shift Register）： 數據可以並行輸入或輸齣，或者串行移入或移齣。介紹SISO、SIPO、PISO、PIPO等幾種工作模式。 計數器（Counter）： 異步計數器（Ripple Counter）： 觸發器之間不共用時鍾信號，信號傳播有延遲。 同步計數器（Synchronous Counter）： 所有觸發器共用時鍾信號，設計更復雜但速度更快。 加法計數器、減法計數器、可預置計數器、十進製計數器： 介紹各種類型計數器的設計與應用。 有限狀態機（Finite State Machine，FSM）： 狀態圖和狀態錶： 用於描述FSM的輸入、輸齣和狀態轉移。 摩爾（Moore）型狀態機與米利（Mealy）型狀態機： 分析兩者的區彆和適用場景。 FSM的設計流程： 從狀態圖到狀態編碼，再到邏輯電路的實現。 第二部分：Verilog HDL編程與實踐 本部分將深入講解Verilog硬件描述語言，帶領讀者掌握Verilog的語法、結構以及如何利用Verilog進行數字電路的設計、仿真和綜閤。 4. Verilog HDL入門： Verilog簡介： 介紹Verilog的曆史、特點以及在數字設計中的地位。 Verilog的基本結構： 模塊（module）、端口（port）、賦值語句（assignment）。 數據類型與常量： `reg`、`wire`、`integer`、`time`等數據類型，以及數字、字符串常量。 運算符： 算術運算符、邏輯運算符、關係運算符、位運算符、條件運算符等。 可綜閤的Verilog語法： 強調在進行邏輯綜閤時，哪些Verilog語句是可用的，哪些是不可用的。 5. Verilog建模： 行為級建模（Behavioral Modeling）： `always`塊：`always @(posedge clk or negedge rst)` 描述時序邏輯，`always @()` 描述組閤邏輯。 `if-else`語句、`case`語句：用於條件選擇和狀態轉移。 `for`循環、`while`循環：用於生成重復結構或迭代過程。 數據流建模（Dataflow Modeling）： `assign`語句：用於描述組閤邏輯，連續賦值。 並行執行的特點。 結構級建模（Structural Modeling）： 實例化（Instantiation）：如何調用其他模塊。 門級（Gate-level）建模：使用Verilog提供的門級原語。 連接端口：信號綫（wire）的聲明與連接。 6. Verilog設計進階： 參數化設計（Parameterization）： 使用`parameter`關鍵字使模塊具有可配置性，提高代碼的復用性。 生成語句（Generate Statement）： `generate-endgenerate`塊，用於生成重復或條件性的硬件結構，非常適用於生成數組和多層邏輯。 任務（Tasks）與函數（Functions）： 編寫可重用的代碼塊，簡化設計。 時序控製與延遲： `wait`、``延時等（主要用於仿真，非可綜閤）。 阻塞賦值與非阻塞賦值： 深刻理解兩者的區彆，以及它們在時序邏輯和組閤邏輯建模中的應用。 7. Verilog綜閤與仿真： 仿真基礎： 仿真流程：編寫Testbench，實例化被測模塊（DUT），生成激勵信號，監控輸齣。 Testbench的設計：如何使用`initial`塊、`always`塊、`repeat`、`for`等語句産生激勵。 時序分析：理解時鍾、延時等概念。 波形查看：理解仿真波形，調試設計。 邏輯綜閤（Synthesis）： 綜閤的概念：將HDL代碼轉換為門級網錶。 綜閤工具與流程：介紹主流的綜閤工具，以及其基本工作流程。 約束文件（Constraints）：如何為綜閤工具指定時序、麵積等目標。 代碼風格與綜閤質量：編寫易於綜閤且能生成高效硬件的代碼。 第三部分：實際應用與項目設計 本部分將結閤實際項目，幫助讀者將所學理論和Verilog編程技能應用於解決實際問題。 8. 常用數字電路模塊的Verilog實現： 數據通路設計： ALU（算術邏輯單元）、寄存器文件等。 控製通路設計： 狀態機控製、指令譯碼等。 存儲器接口設計： RAM、ROM的簡單接口。 通信接口基礎： UART（通用異步收發器）等簡單通信協議的實現。 9. FPGA/ASIC設計流程概述： FPGA概述： 介紹FPGA的基本結構、工作原理和開發流程。 ASIC設計流程簡介： 簡單介紹ASIC設計的基本流程，與FPGA設計的異同。 設計驗證： 強調驗證在整個設計流程中的重要性。 10. 綜閤性設計項目： 一個簡單的RISC處理器核心（示例）： 指令集設計。 數據通路與控製通路劃分。 Verilog模塊的詳細設計與仿真。 （可選）簡單的Testbench驗證。 其他示例項目（如：簡單的圖像處理模塊、數據采集係統等）： 根據實際情況選擇，展示Verilog在不同領域的應用。 三、本書的特色與優勢 理論與實踐深度融閤： 每一章節的理論知識都輔以大量的Verilog代碼示例，強調“學以緻用”。 循序漸進的學習麯綫： 從基礎概念到復雜係統，結構清晰，易於讀者理解和掌握。 豐富的實例驅動： 大量實際的邏輯門電路、組閤邏輯、時序邏輯以及Verilog設計實例，幫助讀者建立直觀的認識。 注重可綜閤性： 強調編寫符閤邏輯綜閤要求的Verilog代碼，為後續硬件實現奠定基礎。 涵蓋設計流程： 不僅講解編程技能，還涉及仿真、綜閤等重要的設計環節，幫助讀者建立完整的數字設計概念。 語言風格清晰自然： 力求以一種易於理解和接受的方式來闡述復雜的技術概念，避免生硬的術語堆砌。 四、學習建議 動手實踐是關鍵： 閱讀本書的同時，務必在仿真工具（如ModelSim/QuestaSim、Vivado Simulator等）上運行書中的Verilog代碼，並嘗試修改和擴展。 理解仿真波形： 認真分析仿真波形，理解信號的變化過程，這是調試Verilog代碼的必備技能。 循序漸進，夯實基礎： 確保理解瞭前一章節的內容後再進入下一章節。數字邏輯的基礎至關重要。 關注Verilog的可綜閤性： 在學習Verilog時，時刻牢記哪些語句是可綜閤的，哪些是隻能用於仿真的。 積極提問與交流： 如果遇到難以理解的問題，不要氣餒，積極尋求幫助，與同學、老師或社區進行交流。 結語 數字邏輯設計是現代電子工程和計算機科學的基石。掌握數字邏輯的原理和Verilog的設計方法，將為您開啓無限的創新可能。本書希望成為您在這條探索之路上的良師益友，助您構建起堅實的理論大廈，並熟練地運用Verilog這把強大的工具，將您的創意轉化為真實的數字世界。願您在學習過程中，體會到數字邏輯設計的魅力與樂趣！

評分☆☆☆☆☆

我是一個對電子工程和計算機硬件充滿好奇的愛好者，平時喜歡自己動手做一些小項目，但由於缺乏係統性的學習，對數字邏輯的理解一直停留在碎片化的階段。這本書的齣現，可以說是為我打開瞭一扇新的大門。它從最基礎的概念講起，像我這樣零基礎的讀者也能輕鬆理解，並且它並沒有將學習過程變得枯燥乏味。書中大量的插圖和邏輯框圖，將復雜的邏輯功能展示得一目瞭然，讓我能夠非常直觀地掌握每一個知識點。Verilog語言的部分，對於我這樣初次接觸硬件描述語言的人來說，也顯得非常友好。它從最簡單的語法結構開始，一步步引導讀者掌握編寫和仿真Verilog代碼的能力，而且書中提供的練習題，能夠幫助我鞏固所學的知識，並將理論付諸實踐。我尤其喜歡書中關於如何將邏輯設計思路轉化為Verilog代碼的講解，這讓我覺得學習硬件設計不再是遙不可及的事情，而是可以通過學習一步步掌握的技能。這本書極大地激發瞭我繼續深入學習數字邏輯和FPGA設計的興趣。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有著一定數字邏輯基礎，但想要將理論知識轉化為實際應用，尤其是對FPGA設計感興趣的研究生，我在這本書中找到瞭寶藏。它不僅僅是理論的堆砌，更重要的是它緊密結閤瞭Verilog HDL這個在現代數字電路設計中不可或缺的工具。我之前看過的書籍，可能在理論深度上有所側重，但往往在實際的工程實現上語焉不詳，或者僅提供一些零散的代碼片段。這本書則不同，它將理論概念與Verilog實現無縫銜接，讓我能夠清晰地看到每一個邏輯功能的對應代碼，並且提供瞭詳細的仿真和時序分析方法。書中的高級主題，如流水綫設計、異步時序電路的考慮以及一些常見的IP核設計思路，都給我留下瞭深刻的印象。特彆是關於亞穩態和如何處理時鍾域交叉的部分，雖然是比較深入的話題，但作者的講解依然保持瞭清晰的邏輯和實用的指導性。這本書讓我對如何將一個係統級的設計分解成模塊，並通過Verilog語言進行高效實現有瞭更深層次的理解，極大地提升瞭我進行實際FPGA項目開發的能力。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校的計算機科學專業的學生，我的課程設置中涉及到瞭數字邏輯的設計，之前接觸到的一些教材，總感覺枯燥乏味，公式推導繁多，缺乏直觀性。這本書給我的感覺是耳目一新。它在講解基本原理時，並沒有迴避數學的嚴謹性，但同時又巧妙地穿插瞭大量的圖例和直觀的解釋，讓我能夠更容易地理解那些抽象的邏輯運算和組閤。我尤其喜歡書中關於狀態機設計的章節，作者通過生活中的例子，比如交通信號燈、自動售貨機等，生動地展示瞭狀態機的設計思路和流程，讓我對如何將實際問題轉化為數字邏輯電路有瞭全新的認識。而Verilog的部分，更是將理論和實踐完美結閤，從最簡單的端口聲明到復雜的模塊實例化，都提供瞭清晰的代碼示例，並且針對每個示例都給齣瞭詳細的解釋。我嘗試著跟著書中的例子進行仿真，看到波形圖的生成，那種成就感是無與倫比的。這本書讓我覺得數字邏輯設計不再是冰冷的符號和公式，而是充滿創造力和趣味性的過程。

評分☆☆☆☆☆

作為一名已經從業多年的數字IC工程師，我對各類數字邏輯和硬件描述語言的教材已經相當熟悉。然而，當我翻開這本書時，依然被它的一些講解方式所吸引。這本書的獨特之處在於，它不僅僅滿足於講解“是什麼”，更深入地探討瞭“為什麼”和“如何做得更好”。在講解組閤邏輯和時序邏輯的設計原則時，它會深入到一些更底層的實現細節和性能考量，例如門延遲、時鍾抖動對電路性能的影響，以及如何通過Verilog代碼來優化這些方麵。對於那些在實際工作中經常遇到的性能瓶頸和設計難題，這本書提供瞭一些非常實用的分析方法和解決思路。我尤其欣賞書中關於時鍾樹綜閤、功耗優化和測試性設計等方麵的討論，這些都是在實際芯片設計過程中至關重要的環節。盡管我已經具備相當的經驗，但通過閱讀這本書，我仍然從中學習到瞭不少新的知識和更精妙的設計技巧。它是一本能夠讓你在已有基礎上不斷提升的優秀參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書確實是我最近學習數字邏輯的入門首選，我之前對這方麵完全是個小白，很多概念都模糊不清，閱讀瞭市麵上其他幾本書，要麼過於理論化，要麼例子過於簡單，很難真正理解其精髓。但這本書從最基礎的門電路、邏輯錶達式開始，循序漸進地講解，讓我能夠一步步建立起清晰的認知。特彆是關於組閤邏輯和時序邏輯的章節，作者用非常形象的比喻和清晰的圖示，將抽象的概念具象化，讓我這個初學者也能恍然大悟。書中的Verilog HDL部分也是亮點，從基本的語法到常用的模塊設計，都講解得非常到位，而且每一個例子都伴有詳細的解釋和仿真波形，讓我能夠親手實踐，加深理解。我特彆喜歡書中關於狀態機設計的講解，它通過幾個實際的例子，一步步引導我理解狀態機的設計思路和Verilog實現，這對於我之後進行FPGA開發至關重要。總的來說，這本書的知識體係非常完整，邏輯清晰，講解深入淺齣，非常適閤作為數字邏輯和Verilog設計的入門教材。我非常推薦給所有想要深入瞭解數字邏輯設計的朋友們。