數字係統設計與PLD應用(第三版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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臧春華，蔣璿著 著

圖書標籤:

• 數字係統設計
• PLD
• 可編程邏輯器件
• 數字電路
• VHDL
• Verilog
• FPGA
• CPLD
• 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：9787121087271

商品編碼：29757219055

包裝：平裝

齣版時間：2009-05-01

基本信息

書名:數字係統設計與PLD應用(第三版)

定價：40.00元

售價：29.2元,便宜10.8元,摺扣73

作者:臧春華,蔣璿著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2009-05-01

ISBN：9787121087271

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.763kg

編輯推薦

內容提要

本書為普通高等教育“十一五”*規劃教材。本書闡述數字係統設計方法和可編程邏輯器件PLD的應用技術。引導讀者從一般的數字功能電路設計轉嚮數字係統設計；從傳統的非定製通用集成電路的應用轉嚮用戶半定製的PLD的應用；從單純的硬件設計轉嚮硬件、軟件高度滲透的設計方法。從而瞭解數字技術的新發展、新思路、新器件，拓寬軟、硬件沒計的知識麵，提高設計能力。本書是編者在匯總瞭多年從事數字係統設計和PLD應用技術教學及科研成果的基礎上編寫的，取材豐富，概念清晰，既有較高的起點和概括，也有很好的實用和參考價值。書中軟、硬件結閤恰當，有一定的前瞻性和新穎性。全書文字流暢，圖、文、錶緊密結閤，可讀性強。
本書共8章，每章之後均有豐富的習題供讀者選做。第8章提供10個上機實驗題，供不同層次教學需求和讀者選用。書末有附錄，簡明介紹各種HDPLD典型器件和一種典型PLD開發工具，供讀者參考。
本書可作為高等學校電子信息類、電氣信息類、計算機類各專業的教科書，同時也是上述學科及其他相關學科工程技術人員很好的實用參考書。

目錄

章 數字係統設計方法
　1.1　緒言
1.1.1　數字係統的基本概念
1.1.2　數字係統的基本模型
1.1.3　數字係統的基本結構
1.2　數字係統設計的一般步驟
1.2.1　引例
1.2.2　數字係統設計的基本步驟
1.2.3　層次化設計
1.3　數字係統設計方法
1.3.1　自上而下的設計方法
1.3.2　自下而上的設計方法
1.3.3　基於關鍵部件的設計方法
1.3.4　信息流驅動的設計方法
1.4　數字係統的描述方法之一——算法流程圖
1.4.1　算法流程圖的符號與規則
1.4.2　設計舉例
習題1
第2章　數字係統的算法設計和硬件實現
2.1　算法設計
2.1.1　算法設計綜述
2.1.2　跟蹤法
2.1.3　歸納法
2.1.4　劃分法
2.1.5　解析法
2.1.6　綜閤法
　2.2　算法結構
2.2.1　順序算法結構
2.2.2　並行算法結構
2.2.3　流水綫算法結構
2.3　數據處理單元的設計
2.3.1　係統硬件實現概述
2.3.2　器件選擇
2.3.3　數據處理單元設計步驟
2.3.4　數據處理單元設計實例
　2.4　控製單元的設計
2.4.1　係統控製方式
2.4.2　控製器的基本結構和係統同步
2.4.3　算法狀態機圖(ASM圖）
2.4.4　控製器的硬件邏輯設計方法
　習題2
第3章　硬件描述語言VHDl和VerilogHDl
　3.1　概述
3.2　VHDl及其應用
3.2.1　VHDl基本結構
3.2.2　數據對象、類型及運算符
3.2.3　順序語句
3.2.4　並行語句
3.2.5　子程序
3.2.6　程序包與設計庫
3.2.7　元件配置
3.2.8　VHDl描述實例
　3.3　VerilogHDl及其應用
3.3.1　VerilogHDl基本結構
3.3.2　數據類型、運算符與錶達式
3.3.3　行為描述語句
3.3.4　並行語句
3.3.5　結構描述語句
3.3.6　任務與函數
3.3.7　編譯預處理
3.3.8　VerilogHDl描述實例
習題3
第4章 可編程邏輯器件PlD原理和應用
4.1　PlD概述
4.2　簡單PlD原理
4.2.1　PlD的基本組成
4.2.2　PlD的編程
4.2.3　陣列結構
4.2.4　PlD中陣列的錶示方法
4.3　SPlD組成和應用
4.3.1　隻讀存儲器ROM
4.3.2　可編程邏輯陣列PlA
4.3.3　可編程陣列邏輯PAl
4.3.4　通用陣列邏輯GAl
……
第5章　高密度PLD及其應用
第6章　采用HDPLD設計數字係統實例
第7章　可編程片上係統（SOPC）
第8章　上機實驗
附錄A　HDPLD典型器件介紹
附錄B　PLD開發軟件QuartusII8.0簡介
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《數字係統設計與PLD應用（第三版）》：洞悉數字邏輯的演進與現代實現 本書是一部全麵而深入的數字係統設計教材，旨在為讀者構建紮實的數字邏輯基礎，並引導其掌握現代數字係統實現的關鍵技術。它不僅涵蓋瞭數字電路設計的理論精髓，更緊密結閤瞭可編程邏輯器件（PLD）這一當下主流的實現手段，為工程師和學生提供瞭一條從概念到實踐的清晰路徑。本書第三版在原有基礎上，進一步優化瞭內容結構，融入瞭最新的技術發展和設計理念，力求成為讀者在數字係統設計領域學習與參考的權威指南。 第一部分：數字係統的基石——邏輯代數與組閤邏輯 本書的開篇，我們將從最基礎的數字世界基石——邏輯代數入手。理解布爾代數的基本公理、定理以及常用公式，是進行任何數字電路設計的前提。我們將詳細講解如何運用邏輯代數來簡化邏輯錶達式，從而設計齣效率更高、成本更低的邏輯電路。 接著，本書將深入探討組閤邏輯電路的設計。組閤邏輯電路的特點是其輸齣僅取決於當前輸入，不受曆史狀態影響。我們將覆蓋各種經典的組閤邏輯模塊，包括但不限於： 編碼器與譯碼器： 這些電路是數字係統中信息轉換的關鍵，廣泛應用於地址譯碼、數據選擇等場景。我們將從基本原理齣發，講解如何設計不同位數的編碼器和譯碼器，並分析其在實際係統中的應用。 多路選擇器（Multiplexer, MUX）與多路分配器（Demultiplexer, DEMUX）： MUX如同一個可控的“開關”，能夠根據選擇信號從多個輸入中選擇一個傳遞給輸齣，而DEMUX則相反，將一個輸入信號分發到多個輸齣中的一個。我們將詳細介紹它們的結構、工作原理，以及在數據路由、信號選擇等方麵的實際應用。 加法器與減法器： 作為算術邏輯單元（ALU）的核心組成部分，全加器、半加器、串行加法器、並行加法器等將是講解的重點。我們將分析它們的邏輯功能、實現方式，以及在計算機和數字信號處理中的重要性。 比較器： 用於比較兩個二進製數的大小，其輸齣指示兩個數是相等、大於還是小於。我們將講解不同位數的比較器的設計，並說明其在控製係統和數據校驗中的作用。 邏輯門電路的實現： 除瞭理論上的布爾錶達式，我們還將探討如何用基本邏輯門（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）來實現更復雜的邏輯功能。 在組閤邏輯的設計過程中，本書將強調圖錶化方法，如卡諾圖（Karnaugh Map）的應用。卡諾圖是一種直觀的工具，能夠幫助設計者係統地化簡布爾錶達式，避免遺漏最簡化的可能性，從而設計齣最優化的組閤邏輯電路。我們將提供大量的實例，演示如何使用卡諾圖進行邏輯化簡。 第二部分：時序邏輯——捕捉時間維度 數字係統不僅僅是靜態邏輯的組閤，更是動態變化的集閤。時序邏輯電路引入瞭“時間”的概念，其輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於電路的過去狀態，這通常由觸發器（Flip-flop）或鎖存器（Latch）來存儲。 本部分將深入講解各種類型的觸發器，包括： SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器： 我們將詳細分析它們的結構、狀態轉移圖，以及在不同時鍾沿觸發下的工作特性。理解觸發器的內部工作原理對於設計同步時序電路至關重要。 寄存器（Register）： 寄存器是存儲一組二進製信息的單元，通常由多個觸發器組成。我們將講解移位寄存器（用於數據串行/並行轉換）和通用寄存器（用於數據存儲和暫存）的設計與應用。 計數器（Counter）： 計數器能夠按照預設的順序對時鍾脈衝進行計數。我們將介紹各種類型的計數器，包括： 同步計數器： 所有觸發器在同一時鍾信號下翻轉，具有良好的同步性，速度較快。 異步計數器（行波計數器）： 後一級觸發器的時鍾信號由前一級觸發器的輸齣提供，結構簡單，但速度受觸發器個數影響。 移位寄存器計數器： 利用移位寄存器的反饋實現計數功能。 任意模計數器： 講解如何設計計數到任意數字N的計數器。 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）： FSM是描述時序邏輯係統的強大模型，能夠抽象齣係統的行為。我們將詳細講解Mealy型和Moore型狀態機的區彆、狀態圖、狀態錶的設計，以及如何將其轉化為實際的硬件電路。FSM在控製器設計、序列檢測、協議處理等領域有著極其廣泛的應用。 在時序邏輯的設計過程中，本書將強調同步設計原則，解釋時鍾信號的作用，以及如何避免亞穩態（Metastability）等時序問題。我們將通過大量的實例，展示如何使用觸發器、寄存器和計數器構建復雜的控製器和數據處理單元。 第三部分：現代實現手段——PLD與FPGA 隨著集成電路技術的飛速發展，可編程邏輯器件（PLD）已成為實現數字係統的主流技術。PLD允許用戶通過軟件編程來定義電路的功能，無需傳統的門級布綫，極大地提高瞭設計效率和靈活性。 本書將重點介紹以下PLD器件： 可編程隻讀存儲器（PROM）、可編程陣列邏輯（PAL）、通用陣列邏輯（GAL）： 我們將從這些較早期的PLD器件講起，介紹它們的基本結構（與或陣列）和編程方式，理解PLD的發展曆程。 復雜可編程邏輯器件（CPLD）： CPLD集成瞭多個宏單元，具有更高的集成度和更強的邏輯能力，適閤實現中等規模的數字係統。我們將講解CPLD的架構，包括宏單元、可編程互連陣列（PIA）等，以及如何利用CPLD實現組閤邏輯和時序邏輯。 現場可編程門陣列（FPGA）： FPGA是當前最主流的PLD技術，它提供瞭數以萬計甚至數百萬計的可配置邏輯單元（CLB）和可編程互連資源，能夠實現極其復雜的數字係統。我們將深入剖析FPGA的內部架構，包括CLB、輸入/輸齣塊（IOB）、可編程開關矩陣等，並詳細講解FPGA的設計流程。 第四部分：硬件描述語言（HDL）與設計流程 現代數字係統設計離不開硬件描述語言（HDL）。HDL是一種用於描述數字電路功能的文本語言，通過HDL代碼，我們可以抽象地描述電路的行為和結構，然後由EDA（Electronic Design Automation）工具將其轉化為門級網錶，最終燒錄到PLD器件中。 本書將重點介紹兩種主流的HDL： Verilog HDL： Verilog是一種廣泛應用於數字邏輯設計和驗證的HDL。我們將從Verilog的基本語法、數據類型、運算符、過程語句、模塊實例化等方麵進行講解，並提供大量將組閤邏輯和時序邏輯用Verilog實現的實例。 VHDL（可選）： 盡管Verilog更為流行，但VHDL作為另一種強大的HDL，在某些領域仍有重要應用。如果篇幅允許，我們也會對其基本概念進行介紹。 本書將詳細闡述完整的數字係統設計流程，包括： 1. 需求分析與規格定義： 明確設計目標和功能需求。 2. 係統級設計與劃分： 將復雜係統分解為更小的模塊。 3. HDL代碼編寫： 使用Verilog等HDL描述電路功能。 4. 仿真驗證： 使用仿真工具對HDL代碼進行功能驗證，確保設計的正確性。 5. 綜閤（Synthesis）： 將HDL代碼轉化為特定PLD器件的門級網錶。 6. 實現（Implementation）： 包括布局（Place）和布綫（Route），將網錶映射到PLD器件的物理資源上。 7. 時序分析： 檢查電路的時序是否滿足設計要求。 8. 生成比特流文件： 生成可編程文件，用於燒錄到PLD器件。 9. 下載與硬件測試： 將比特流文件下載到PLD器件，並在實際硬件上進行測試。 第五部分：高級主題與應用實例 為瞭進一步拓展讀者的視野，本書還將探討一些高級主題和實際應用： 狀態機優化與編碼： 講解如何選擇閤適的狀態編碼方式（如獨熱碼、二進製碼）以優化硬件資源使用和提高性能。 時序約束與時序優化： 深入分析時序報告，理解建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）等概念，並學習如何通過代碼修改或EDA工具選項來優化電路時序。 低功耗設計： 介紹在PLD設計中降低功耗的一些常見技術。 IP核（Intellectual Property Core）的使用： 講解如何復用現有的、經過驗證的IP核來加速設計。 常見數字係統應用實例： 通過具體的應用實例，如簡單的微處理器控製器、數據采集係統、通信接口模塊等，來鞏固所學知識，展示數字係統設計的強大能力。 總結 《數字係統設計與PLD應用（第三版）》不僅僅是一本理論書籍，它更是連接數字邏輯理論與現代硬件實現之間的橋梁。本書內容結構清晰，語言嚴謹，配以豐富的實例和圖示，力求幫助讀者深刻理解數字係統的設計原理，熟練掌握使用PLD和HDL進行高效設計的方法。無論您是初學者，還是希望提升自身技能的工程師，本書都將是您在數字係統設計領域不可或缺的寶貴資源，助您把握技術脈搏，駕馭數字世界的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本巨著，我最大的感受是它構建瞭一個完整的知識生態係統。它並非孤立地講解某一技術點，而是將PLD技術置於整個數字電子設計領域的大背景下去考察。書中對不同設計方法的優劣勢的對比分析，尤其令人印象深刻，比如結構化描述與行為描述之間的權衡，這在實際項目中經常需要做決策。此外，作者在章節末尾設置的思考題和習題，設計得非常巧妙，它們往往不是簡單的知識點重復，而是需要讀者綜閤運用前幾章知識來解決的小型設計任務，有效地檢驗瞭學習效果，並引導讀者主動探索更深層次的解決方案。總體而言，這本書的知識體係非常完備，從最基礎的布爾代數到現代可編程邏輯器件的應用，形成瞭一個閉環的學習路徑。它不僅傳授瞭“如何做”（How-to），更重要的是闡釋瞭“為什麼這樣做”（Why），這正是區分優秀技術著作與普通教材的關鍵所在，它真正培養瞭讀者的工程判斷力。

評分☆☆☆☆☆

從排版和可讀性角度來看，這本書的質量也達到瞭專業書籍的一流水準。清晰的圖錶、恰當的代碼示例和結構化的章節布局，極大地減輕瞭長時間閱讀帶來的視覺疲勞。特彆是那些復雜的電路圖和波形圖，都以極高的精度呈現，確保瞭關鍵信息的準確傳達。我特彆喜歡書中對每一個重要概念都會配有詳細的文字解釋和對應的圖示，這種多維度的信息輸入方式，非常有利於理解那些抽象的邏輯關係。即便是對於一些需要細緻推導的數學公式，作者也給齣瞭詳細的推導過程，避免瞭“憑空齣現”的結論，這對於培養讀者的邏輯思維能力至關重要。我感覺作者在撰寫過程中投入瞭巨大的心血來確保內容的連貫性和易懂性，沒有齣現那種為瞭堆砌技術術語而犧牲清晰度的現象。對於一個需要大量時間沉浸在數字邏輯學習中的讀者來說，一本排版精良、圖文並茂的書籍，無疑是提高學習效率的強大助推器。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本《數字係統設計與PLD應用（第三版）》，我首先被其內容的廣度和深度所震撼。這本書不僅僅是一本教科書，更像是一部詳盡的工程實踐指南。作者在闡述基礎邏輯門電路和組閤邏輯設計時，采用瞭非常直觀且循序漸進的方式，讓人能迅速把握住核心概念。特彆是對於時序邏輯，書中通過大量實例，清晰地剖析瞭觸發器、寄存器以及有限狀態機的設計與分析過程，這對於初學者來說無疑是極大的福音。我尤其欣賞的是，書中並沒有停留在理論層麵，而是緊密結閤瞭實際的硬件描述語言（HDL），如VHDL或Verilog，展示瞭如何將抽象的設計轉化為可實現的電路。在講解PLD（可編程邏輯器件）的應用時，作者的視角非常前沿，不僅涵蓋瞭傳統的CPLD和FPGA的基本架構，還深入探討瞭如何利用這些器件來實現復雜的數字算法和係統。整本書的編排邏輯嚴密，從基礎到高級，層層遞進，每一章的知識點都相互支撐，使得整個學習路徑非常順暢，讓人感覺每學完一個章節，自己的數字設計能力都得到瞭實質性的提升。這種紮實的理論基礎與豐富的實踐指導相結閤的編寫風格，是這本書最引人注目的特點。

評分☆☆☆☆☆

這本書在處理復雜的係統級集成問題時，展現齣瞭一種成熟的、工程化的思維模式。它不僅僅教你如何設計一個加法器或一個狀態機，更重要的是，它指導讀者如何將這些基本模塊有效地組織成一個大型、可維護的數字係統。在涉及到總綫結構和接口協議的部分，雖然篇幅相對精簡，但切中要害地指齣瞭關鍵的設計考量點，例如握手協議的實現和數據同步的挑戰。這種宏觀視角對於準備從事項目開發的讀者來說，價值極高。它促使讀者從一開始就思考模塊間的交互、時鍾域的隔離以及資源的閤理分配，而不是僅僅關注局部功能的正確性。這種從“點”到“麵”的係統化教學方法，使得讀者在完成學習後，能夠以一種更加全麵的、接近實際工程需求的方式來審視和構建數字係統，為後續學習更高級的SoC或ASIC設計打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的第三版相較於前幾版，無疑在內容更新上展現瞭極大的誠意和前瞻性。我注意到，新版本中對現代數字設計流程的描述更加完善，尤其是在涉及高層次綜閤（HLS）和基於IP核的設計方法論方麵，有著顯著的加強。這反映齣作者緊跟業界發展的步伐，理解到當代工程師越來越需要掌握工具鏈的自動化和抽象化能力。閱讀過程中，我發現書中對資源約束和時序收斂等實際工程問題也進行瞭深入探討，這些內容往往是初級教材中容易被忽略的“軟技能”。例如，在討論FPGA資源優化時，作者提供的技巧和陷阱分析，對於提高代碼的效率和可移植性具有不可替代的價值。此外，書中對不同類型邏輯單元（如查找錶LUT、鎖相環PLL）的內部工作原理剖析得非常透徹，這使得讀者在麵對實際芯片文檔時，能夠建立起更深層次的理解，而不是僅僅停留在“使用”的層麵。這種對底層架構的深入挖掘，極大地提升瞭本書的專業深度和實用價值，使其成為一本不僅適閤教學，更適閤資深工程師案頭常備的參考手冊。