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： 廣影圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121079900

商品編碼：29741897062

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：

頁碼：

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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《嵌入式係統開發與C語言編程實踐》 前言 在這個數字化浪潮席捲全球的時代，嵌入式係統作為現代科技的基石，無處不在。從智能手機、傢用電器到汽車電子、工業自動化，嵌入式係統以其獨特的計算能力、控製能力和通信能力，深刻地改變著我們的生活方式和工作模式。而C語言，作為一種高效、靈活且與硬件緊密結閤的編程語言，更是嵌入式係統開發不可或缺的利器。 本書旨在為讀者提供一個全麵、係統且貼近實際的嵌入式係統開發學習路徑，重點聚焦於C語言在嵌入式領域的應用。我們不求麵麵俱到，而是力求深入剖析那些最核心、最實用的知識點，讓讀者在掌握理論的同時，也能具備實際動手解決問題的能力。本書的編寫，源於我們對嵌入式係統開發的熱情，以及對C語言在這一領域重要性的深刻認識。我們希望通過這本書，能夠點燃讀者對嵌入式開發的興趣，引導他們踏上這條充滿挑戰與機遇的創新之路。 第一部分：嵌入式係統基礎與C語言入門 第一章：初識嵌入式係統 嵌入式係統並非一個抽象的概念，而是我們日常生活中觸手可及的科技結晶。本章將為你揭開嵌入式係統的神秘麵紗，讓你理解它的定義、構成和核心特徵。我們將探討嵌入式係統的分類，從微控製器（MCU）到嵌入式Linux係統，讓你對不同層級的嵌入式應用有一個初步的認識。 什麼是嵌入式係統？ 我們將從廣義和狹義的角度來定義嵌入式係統，強調其“嵌入”於特定應用中的特性，以及通常具備的專用性、實時性、可靠性和低功耗等特點。 嵌入式係統的構成要素： 硬件（微處理器/微控製器、存儲器、外設等）和軟件（固件、操作係統、應用軟件）是嵌入式係統的兩大支柱。本章將對這些構成要素進行概述，為後續章節的深入學習打下基礎。 嵌入式係統的應用領域： 從消費電子的智能化，到工業領域的自動化升級，再到醫療設備的精準控製，嵌入式係統早已滲透到我們生活的方方麵麵。我們將通過豐富的案例，展示嵌入式係統在不同領域的廣泛應用，激發你的學習興趣。 嵌入式係統開發概述： 嵌入式係統開發涉及硬件選型、軟件編寫、係統調試等多個環節。本章將勾勒齣整個開發流程的輪廓，讓你對整個過程有一個初步的瞭解。 第二章：C語言——嵌入式開發的核心語言 C語言以其簡潔的語法、強大的內存控製能力和高效的執行效率，成為嵌入式係統開發的首選語言。本章將帶領你重溫C語言的基礎知識，並著重強調那些在嵌入式開發中尤為重要的特性。 C語言基礎迴顧： 數據類型、變量、運算符、控製語句（if-else, switch, for, while）等基本概念將得到簡潔的迴顧。 指針：內存的直接操控者： 在嵌入式開發中，對內存的精確控製至關重要。本章將深入講解指針的本質、指針與數組、指針與函數的關係，以及指針在內存管理中的作用。 結構體與聯閤體：組織復雜數據： 嵌入式係統中經常需要處理結構化數據，結構體和聯閤體提供瞭高效的組織方式。我們將探討它們的定義、使用以及在寄存器映射等場景下的應用。 位運算：精細控製硬件： 直接操作硬件寄存器時，位運算是必不可少的工具。本章將詳細講解位運算符（&, |, ^, ~, <<, >>）的使用，以及它們在設置、讀取和清除特定位時的強大功能。 函數與模塊化編程： 良好的函數設計和模塊化編程思想是構建大型嵌入式軟件的基礎。我們將強調函數的作用域、返迴值、參數傳遞等，並探討如何通過函數實現代碼的復用和組織。 預處理器指令：代碼的預加工： `define`, `include`, `ifdef`等預處理器指令在嵌入式開發中扮演著重要的角色，用於宏定義、文件包含和條件編譯。本章將深入講解這些指令的應用。 第二部分：嵌入式硬件交互與係統編程 第三章：微控製器（MCU）架構與工作原理 微控製器（MCU）是嵌入式係統中最常見的核心單元。本章將為你解析MCU的內部架構，讓你理解CPU、存儲器、I/O接口、中斷控製器等核心組件如何協同工作，從而實現對外部設備的控製。 MCU核心組成： 我們將剖析CPU（中央處理器）的功能，包括指令集、流水綫等，以及RAM（隨機存取存儲器）和ROM/Flash（隻讀存儲器/閃存）在程序存儲和數據存儲中的作用。 I/O端口：連接世界的橋梁： MCU的I/O端口是與外部世界交互的接口。本章將講解I/O端口的輸入/輸齣模式、上拉/下拉電阻，以及如何通過配置I/O端口來實現對LED、按鍵等簡單外設的控製。 中斷係統：響應外部事件： 中斷是嵌入式係統中實現實時性的關鍵機製。我們將深入講解中斷的産生、中斷嚮量錶、中斷服務程序（ISR）的設計，以及如何利用中斷來處理異步事件，例如按鍵按下、傳感器數據到達等。 定時器與計數器：精確的時序控製： 定時器和計數器在嵌入式係統中有著廣泛的應用，例如生成PWM信號、測量脈衝寬度、實現延時等。本章將講解不同類型的定時器，以及如何配置和使用它們來完成精確的時序控製任務。 內存映射與寄存器訪問： 嵌入式係統中的外設通常是通過內存映射的方式進行訪問的。本章將講解內存映射的概念，以及如何通過直接讀寫MCU內部的寄存器來控製外設的功能。 第四章：驅動程序開發入門 驅動程序是連接硬件與應用軟件的橋梁。本章將以C語言為基礎，介紹如何編寫簡單的驅動程序，讓你能夠直接控製硬件設備。 驅動程序的概念與重要性： 為什麼需要驅動程序？驅動程序在整個嵌入式軟件架構中的位置和作用。 GPIO驅動：控製通用輸入輸齣： 基於MCU的I/O端口，我們將編寫簡單的GPIO驅動，實現對LED的閃爍控製，以及讀取按鍵輸入。 UART驅動：實現串行通信： UART（通用異步收發傳輸器）是嵌入式係統中常用的通信接口。本章將講解UART的工作原理，並編寫一個簡單的UART驅動，實現與PC的串行數據交換。 SPI/I2C驅動（選講）： 對於更復雜的通信協議，如SPI（串行外設接口）和I2C（集成電路總綫），我們將進行簡要介紹，並展示如何通過C語言來操作這些總綫，與傳感器、顯示屏等外設進行通信。 中斷驅動的I/O操作： 結閤中斷機製，我們將優化GPIO和UART的驅動，使其能夠響應外部事件，提高效率。 第三部分：實時操作係統（RTOS）與高級應用 第五章：實時操作係統（RTOS）的核心概念 對於復雜的嵌入式係統，使用實時操作係統（RTOS）能夠有效地管理係統資源、提高並發性和實時性。本章將介紹RTOS的基本概念和核心組件。 什麼是RTOS？ RTOS的定義、特點以及與通用操作係統的區彆。 任務（Task）與綫程： RTOS中最基本的執行單元。我們將講解任務的創建、調度、狀態切換以及任務間的同步與通信。 任務調度： 各種調度算法（如優先級調度、輪轉調度）的介紹，以及它們在不同場景下的適用性。 IPC（進程間通信）機製： 信號量、互斥鎖、消息隊列、事件標誌等RTOS提供的通信機製，用於解決任務間的資源競爭和信息傳遞問題。 中斷與RTOS的結閤： RTOS如何處理中斷，以及中斷服務程序與任務之間的交互。 常見的RTOS簡介： FreeRTOS、RT-Thread等主流RTOS的簡單介紹，為讀者後續深入學習提供指引。 第六章：利用RTOS進行係統設計 本章將通過實際案例，演示如何在RTOS環境下進行嵌入式係統設計。我們將以一個簡單的多任務並發控製係統為例，展示如何劃分任務、設計任務間的通信機製，以及如何利用RTOS提供的API實現係統的功能。 任務劃分策略： 如何根據係統功能將大型問題分解為多個獨立的任務。 任務間通信與同步實踐： 使用消息隊列實現傳感器數據上報，使用信號量控製共享資源的訪問。 中斷與RTOS的集成： 將硬件中斷連接到RTOS的任務，實現對外部事件的及時響應。 係統調試與性能優化： 在RTOS環境下進行代碼調試的技巧，以及一些基本的性能優化方法。 構建可重用模塊： 如何將常用的功能封裝成可重用的RTOS組件。 第七章：嵌入式係統常用外設與接口編程 除瞭前麵章節涉及的基礎外設，本章將深入探討嵌入式係統中更廣泛使用的外設和接口，以及如何通過C語言進行編程。 ADC（模數轉換器）與DAC（數模轉換器）： 如何采集模擬信號（如溫度、光綫），以及如何輸齣模擬信號。 LCD（液晶顯示屏）控製： 簡單的字符型LCD和圖形LCD的驅動原理，以及如何顯示文本和圖形。 EEPROM（電可擦寫可編程隻讀存儲器）： 用於存儲配置信息或少量非易失性數據。 USB（通用串行總綫）接口（選講）： 簡要介紹USB協議，以及在嵌入式設備中實現USB通信（如CDC設備）的基本思路。 網絡通信接口（如Ethernet/Wi-Fi，選講）： 簡要介紹嵌入式設備如何連接網絡，以及相關的通信協議（TCP/IP、UDP）。 第四部分：開發實踐與進階 第八章：嵌入式開發工具鏈與調試技巧 高效的開發工具鏈和熟練的調試技巧是嵌入式開發的關鍵。本章將介紹常用的嵌入式開發工具，並分享實用的調試方法。 交叉編譯工具鏈： 為什麼需要交叉編譯？GCC for ARM等常用工具鏈的安裝與配置。 集成開發環境（IDE）： Keil MDK, IAR Embedded Workbench, VS Code + PlatformIO等常用IDE的使用介紹。 仿真器與調試器： JTAG/SWD調試器的工作原理，以及如何使用它們進行硬件調試。 串口調試： 利用串口打印日誌信息，輔助排查問題。 內存分析與查看： 如何在調試器中查看內存、寄存器狀態。 代碼優化與性能分析： 提高代碼效率的常用方法。 第九章：嵌入式項目開發案例分析 理論學習需要與實踐相結閤。本章將通過一個或兩個完整的嵌入式項目案例，來展示如何將前麵學到的知識融會貫通，進行實際的係統開發。 案例一：智能傢居溫濕度監測與控製係統： 需求分析與硬件選型。 使用MCU讀取溫濕度傳感器數據。 通過UART與PC通信，發送數據。 利用RTOS實現定時任務和數據處理。 （可選）連接LCD顯示溫濕度。 案例二：基於MCU的簡單數據采集與存儲係統： 采集多個模擬傳感器數據。 使用SPI/I2C接口與外部存儲設備（如SD卡）通信。 實現數據的格式化和寫入。 （可選）通過USB接口導齣數據。 第十章：嵌入式開發進階方嚮與學習資源 嵌入式開發是一個不斷發展的領域，本章將為你指明未來的學習方嚮，並提供一些有價值的學習資源。 嵌入式Linux開發： 簡要介紹嵌入式Linux的優勢和開發流程，為有誌於更復雜係統的讀者指明方嚮。 FPGA（現場可編程門陣列）與SoC（片上係統）： 介紹硬件描述語言（Verilog/VHDL）在高性能嵌入式係統中的應用。 嵌入式GUI設計： Qt for Embedded, LVGL等嵌入式圖形用戶界麵庫的介紹。 嵌入式安全： 隨著物聯網的發展，嵌入式安全日益重要。 學習社區與資源： 推薦一些優秀的嵌入式技術論壇、在綫課程、開發闆資源等。 結語 本書的編寫旨在提供一個紮實且實用的嵌入式係統開發學習基礎，重點在於C語言在嵌入式領域的應用。我們希望通過深入淺齣的講解和豐富的實踐案例，幫助讀者掌握核心技術，培養解決實際問題的能力，並激發他們在這個充滿活力的領域中不斷探索和創新。嵌入式世界的精彩，等待你去發現！

評分☆☆☆☆☆

要說這本書的結構布局，那真是做到瞭教科書級彆的典範。從基礎的邏輯操作到復雜的數據通路設計，再到最終的係統集成和時序約束的探討，整個知識體係的構建脈絡是極其清晰和連貫的。尤其值得稱道的是其對不同設計風格（如行為級、RTL級描述）的對比分析。作者並未簡單地推崇某一種方式，而是根據應用場景的差異，客觀地分析瞭各自的優缺點和適用範圍。這對於培養讀者的設計選擇能力至關重要，因為在實際工作中，我們經常需要在抽象程度和硬件資源之間做齣權衡。書中關於模塊化設計和層次化結構的思想貫穿始終，教會讀者如何將一個龐大復雜的係統分解成若乾個可管理、可測試的小單元，這無疑是提升工程效率的核心能力之一。這種係統化的組織方式，使得讀者在學習過程中能夠始終保持對全局的掌控感。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本厚厚的著作，最令人驚喜的是其在實踐案例設計上的獨到視角。它絕非一本僅僅停留在教科書層麵的理論堆砌，而是深入到瞭現代電子工程實際應用中的諸多痛點。書中對於不同復雜度的項目模塊劃分得極其清晰，每一個模塊的搭建都仿佛是一次真實的工程迭代。我特彆欣賞作者在描述設計流程時所采用的“自頂嚮下”與“自底嚮上”相結閤的策略，這極大地模擬瞭真實項目開發中的雙嚮思考模式。例如，在涉及有限狀態機（FSM）的設計部分，作者不僅展示瞭如何編寫Verilog代碼，更著重強調瞭狀態圖的繪製、狀態編碼的優化以及如何通過仿真工具進行充分驗證的過程，這纔是工程實踐中至關重要的環節。這種對設計哲學而非僅僅是語法規則的強調，讓讀者在學習代碼的同時，也潛移默化地吸收瞭一種嚴謹的、麵嚮工程的思維框架。讀完這些章節，我感覺自己不光是學會瞭“如何寫”，更明白瞭“為何要這樣寫”。

評分☆☆☆☆☆

對於工具鏈和驗證方法的描述，是這部作品的另一大亮點。它深刻理解到，在現代硬件設計中，代碼本身隻完成瞭工作的一半，有效的驗證纔是保證設計正確性的關鍵。書中對仿真工具的使用進行瞭深入淺齣的介紹，不僅限於基本的激勵生成，更深入到瞭更高級的斷言（Assertion-based Verification）的應用層麵。作者很注重培養讀者“設計即驗證”的理念，強調在編碼階段就應充分考慮可測試性。這種前瞻性的指導，使得讀者能夠跳脫齣僅僅停留在“代碼能編譯通過”的初級階段，真正邁嚮“代碼能通過嚴格驗證”的專業水平。這種對驗證流程的重視，體現瞭作者對當代EDA（電子設計自動化）環境的深刻理解，也為讀者裝備瞭應對未來更復雜係統所需的關鍵技能包。整本書讀下來，獲得的不僅僅是硬件描述語言的知識，更是一套完整的、麵嚮現代流程的數字係統設計方法論。

評分☆☆☆☆☆

這部作品的引入部分簡直是為那些初涉數字電路設計領域的新手量身定做的指南。作者以一種近乎手把手的姿態，將那些晦澀難懂的邏輯門、組閤電路和時序電路的概念，用非常直觀且易於理解的方式娓娓道來。特彆是對於基礎概念的闡述，那種層層遞進的邏輯鏈條，讓人感覺自己仿佛正坐在大學的課堂上，被一位經驗豐富的老教授悉心教導。書中對於理論背景的鋪墊非常紮實，並沒有急於拋齣復雜的代碼示例，而是先把“為什麼”和“是什麼”講透徹。對於像我這樣，在學習過程中總是喜歡刨根問底、追求原理性理解的讀者來說，這種詳略得當的講解方式無疑是極大的福音。它構建瞭一個堅實的理論基石，確保讀者在後續接觸更高級主題時，不會因為基礎知識的薄弱而感到力不從心。閱讀過程中，我能真切感受到作者在平衡理論深度與可讀性上所付齣的巨大努力，使得原本枯燥的硬件描述語言（HDL）學習過程，變得充滿探索的樂趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏和語言風格，透露齣一種沉穩而又不失活力的工程師氣質。它避免瞭過於學術化、佶屈聱牙的術語堆砌，而是采用瞭一種非常貼近實際工作場景的口吻進行闡述。當我閱讀到關於時序邏輯電路分析的部分時，我發現作者處理競爭冒險和毛刺問題的技巧非常精妙。他沒有用過於抽象的數學模型去解釋，而是結閤瞭具體的電路圖和波形圖，一步步引導讀者去“看穿”這些隱藏在代碼背後的物理效應。這種可視化教學的手法，對於理解數字電路的時序特性至關重要。此外，書中穿插的“設計陷阱”或“性能優化”小貼士，更是如同經驗豐富的導師在耳邊提醒，避免瞭許多初學者容易掉進去的坑。這些細節的積纍，讓整本書的知識密度非常高，但由於講解的清晰度，讀起來並不會感到負擔過重，反而有一種持續不斷獲得新知的滿足感。