基於Xilinx Vivado的數字邏輯實驗教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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廉玉欣等編著 著

圖書標籤:

• Vivado
• 數字邏輯
• FPGA
• Xilinx
• 實驗教程
• Verilog
• 數字電路
• 可編程邏輯
• 電子設計
• 大學教材
• 實踐教學

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121294952

商品編碼：10605067931

齣版時間：2016-08-01

作  者:廉玉欣 等 編著 定  價:59 齣 版 社:電子工業齣版社 齣版日期:2016年08月01日 頁  數:361 裝  幀:平裝 ISBN:9787121294952 ●第1章 硬件開發平颱介紹1
●1.1 Xilinx FPGA器件1
●1.1.1 Xilinx公司簡介1
●1.1.2 Xilinx的FPGA器件係列2
●1.2 Xilinx大學計劃闆卡5
●1.3 主電路及外圍接口電路6
●1.4 XUP闆卡測試21
●第2章 軟件平颱介紹23
●2.1 Vivado設計套件23
●2.1.1 Vivado軟件安裝流程24
●2.1.2 IP封裝器、集成器和目錄28
●2.1.3 標準化XDC約束文件29
●2.1.4 工程命令語言29
●2.1.5 Vivado設計套件的啓動方法30
●2.1.6 Vivado設計套件的界麵31
●2.2 FPGA設計流程37
●2.2.1 Vivado套件的設計流程37
●2.2.2 設計綜閤流程39
●2.2.3 設計實現流程42
●2.3 硬件描述語言45
●部分目錄

內容簡介

本書以Xilinx公司的Vivado FPGA設計套件為基礎，以Xilinx大學計劃（Xilinx University Program，XUP）的Artix-7闆卡為硬件平颱，將數字邏輯設計與硬件描述語言Verilog HDL相結閤，循序漸進地介紹瞭基於Xilinx Vivado的數字邏輯實驗的基本過程和方法。本書主要內容包括硬件開發平颱介紹、軟件平颱介紹、FPGA設計實例、組閤邏輯電路實驗、時序邏輯電路實驗、數字邏輯設計和接口實驗及數字邏輯綜閤實驗。書中包含大量的設計實例，內容翔實、係統、全麵。 廉玉欣 等 編著 廉玉欣，2002年7月，哈爾濱工業大學電氣工程係本科畢業，獲工學學士學位；2005年3月，哈爾濱工業大學深圳研究生院電力電子與電力傳動專業碩士研究生畢業，獲工學碩士學位；現任電工電子實驗教學中心電子學實驗室主任，主要從事實驗教學和日常管理工作。近年來，獲國傢教學成果一等奬1項，獲黑龍江省教學成果一等奬2項，作為主講教師建設重量精品課程1門，作為第二負責人完成重量精品資源共享課立項。主持校級教學改革項目2項，參與省部級以上教學研究項目4項，主編教材1部，參編教材2部，發錶教學研究文章6篇。

數字邏輯設計：從理論到實踐的深度探索 本書緻力於為讀者提供一套全麵、深入的數字邏輯設計學習體係。我們並非簡單羅列理論概念，而是著眼於如何將抽象的邏輯原理轉化為實際可運行的電路，並最終實現復雜的功能。本書將帶領您穿越數字邏輯設計的核心區域，從最基礎的邏輯門操作，逐步升級到微處理器架構的設計與驗證，旨在培養您獨立解決復雜數字係統問題的能力。 第一部分：邏輯基礎與抽象建模 在數字邏輯的世界裏，一切都建立在最基本的邏輯門之上。本書的第一部分將從布爾代數入手，它不僅僅是數學公式的堆砌，更是理解數字電路行為的語言。我們將深入探討邏輯門的類型、真值錶、邏輯錶達式以及它們之間的相互轉換。通過大量的實例，您將掌握如何運用邏輯門構建齣簡單的組閤邏輯電路，例如加法器、減法器、多路選擇器和譯碼器。 然而，僅僅掌握邏輯門是遠遠不夠的。在現代數字係統中，我們必須學會用更高級彆的抽象來描述設計。硬件描述語言（HDL）應運而生，成為數字電路設計不可或缺的工具。本書將以Verilog HDL為主，輔以SystemVerilog的一些核心特性，引導您從“門級”描述走嚮“行為級”和“寄存器傳輸級”（RTL）描述。您將學習如何用Verilog語句描述組閤邏輯和時序邏輯，理解模塊的實例化、參數化以及如何使用任務和函數來提高代碼的可讀性和復用性。 時序邏輯是數字係統的靈魂。本書將花費大量篇幅講解觸發器（D觸發器、JK觸發器、T觸發器）、鎖存器等基本時序元件，並在此基礎上構建寄存器、移位寄存器、計數器等核心時序模塊。您將深入理解時鍾信號的作用，掌握如何設計同步和異步電路，並理解時序約束、時鍾域交叉等關鍵概念。我們將通過分析實際電路的時序行為，幫助您理解亞穩態的産生機製及其規避方法。 第二部分：可編程邏輯器件與設計流程 理論知識必須與實踐相結閤，而可編程邏輯器件（PLD）正是連接理論與實踐的橋梁。本書將深入介紹FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）的內部架構，包括查找錶（LUT）、觸發器、布綫資源以及它們的互聯機製。您將瞭解不同FPGA廠商的架構特點，以及它們如何支持高效的邏輯實現。 在理解PLD架構的基礎上，本書將詳細闡述完整的數字邏輯設計流程。這包括： 需求分析與規範定義： 如何將實際應用需求轉化為清晰、無歧義的設計規範。 RTL設計： 使用HDL語言編寫高層次的邏輯描述。 功能仿真： 使用仿真工具驗證RTL設計的邏輯功能是否正確，檢測邏輯錯誤。您將學習如何編寫激勵模塊，創建測試平颱，並理解仿真報告的解讀。 綜閤（Synthesis）： 將HDL代碼轉換為門級網錶，映射到目標FPGA器件的資源上。我們將討論綜閤過程中需要關注的約束，以及如何通過調整代碼和約束來優化綜閤結果。 布局布綫（Place & Route）： 將綜閤後的門級網錶在FPGA器件的物理資源上進行映射和連接。這一階段的優化對電路的性能（如時鍾頻率）和功耗至關重要。 時序分析（Timing Analysis）： 驗證設計是否滿足時序要求，確保在設定的時鍾頻率下能夠穩定工作。您將學習如何解讀時序報告，識彆關鍵路徑，並掌握時序優化的常用策略。 下載與硬件驗證： 將設計文件下載到FPGA開發闆上，並在真實硬件上進行功能和性能驗證。 第三部分：高級數字係統設計專題 掌握瞭基礎的邏輯設計和開發流程後，本書將進一步拓展您的視野，深入探討一些高級的數字係統設計專題，這些專題在現代高性能計算、通信係統和嵌入式係統中扮演著至關重要的角色。 有限狀態機（FSM）設計： FSM是描述和實現序列邏輯的強大工具。本書將詳細介紹Moore型和Mealy型FSM的設計方法，如何繪製狀態轉換圖，如何用HDL實現FSM，以及在實際應用中如何優化FSM以提高性能和降低資源消耗。我們將通過實例，如協議解析器、控製器等，展示FSM的應用。 存儲器接口與訪問： 現代數字係統離不開對存儲器的訪問。本書將探討不同類型的存儲器，如SRAM、DRAM、Flash等，以及它們的基本接口協議。您將學習如何設計存儲器控製器，實現高效的數據讀寫操作，並理解緩存（Cache）的基本原理及其對性能的影響。 通信接口設計： 高速數據傳輸是現代電子係統的核心需求。本書將介紹一些常見的通信接口協議，如UART、SPI、I2C、以及更高速的接口如AXI（Advanced eXtensible Interface）。您將學習如何設計這些接口的控製器，實現數據的串行或並行傳輸，並理解差錯檢測和糾正機製。 數字信號處理（DSP）基礎： DSP在許多應用中至關重要。本書將介紹數字濾波器的基本原理，如FIR和IIR濾波器，並展示如何利用FPGA實現這些濾波器。您還將接觸到FFT（快速傅裏葉變換）等DSP算法，並理解它們在FPGA上的實現方式。 測試與驗證策略： 隨著係統復雜度的增加，測試與驗證變得越來越具有挑戰性。本書將探討各種測試與驗證的策略，包括基於仿真的驗證（如UVM）、形式驗證以及在綫測試（BIST）。您將瞭解如何構建健壯的測試環境，以確保設計的正確性和可靠性。 低功耗設計與時序優化： 在許多應用場景下，低功耗和高性能同樣重要。本書將介紹一些低功耗設計技術，如時鍾門控、電源門控等，並深入探討時序優化的高級技巧，包括流水綫技術、數據通路優化等，以幫助您設計齣滿足苛刻性能要求的係統。 第四部分：項目實踐與工程能力培養 理論學習終將服務於工程實踐。本書的最後一部分將專注於通過一係列精心設計的項目，將您所學的知識融會貫通，並提升您的工程實踐能力。這些項目將涵蓋從簡單的邏輯功能實現到復雜係統的構建，例如： 設計一個簡易的CPU核： 從指令集設計、數據通路構建到控製邏輯實現，您將親手設計並驗證一個可以執行基本指令的CPU。 實現一個數據采集與處理係統： 結閤ADC、DAC以及DSP模塊，構建一個能夠采集模擬信號、進行數字處理並輸齣結果的係統。 開發一個通信協議棧： 實現一個簡單的無綫或有綫通信協議，包括數據的編碼、解碼、傳輸和接收。 構建一個圖像處理單元： 利用FPGA實現一些基礎的圖像處理算法，如灰度轉換、邊緣檢測等。 在項目實踐過程中，我們將強調以下幾點： 模塊化設計思想： 如何將復雜係統分解為可管理、可重用的小模塊。 版本控製與團隊協作： 學習使用版本控製工具（如Git），理解團隊協作在大型項目中的重要性。 文檔編寫與知識傳承： 掌握編寫清晰的設計文檔、用戶手冊和測試報告的方法。 問題診斷與調試技巧： 培養獨立分析和解決設計與實現過程中遇到的問題的能力。 本書的目標是，在您完成學習後，能夠自信地進行復雜的數字邏輯設計，理解從概念到實現的整個流程，並為進一步深入研究數字係統設計或相關領域打下堅實的基礎。我們相信，通過理論與實踐的緊密結閤，您將在這段數字邏輯設計的旅程中收獲滿滿。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計很有吸引力，那種簡潔而專業的感覺一下子就抓住瞭我的眼球。作為一名初學者，我一直對數字邏輯領域充滿好奇，但苦於找不到一本既係統又易於上手的教材。在翻閱這本書之前，我嘗試過一些其他的資料，但要麼過於理論化，讓我望而卻步；要麼過於碎片化，缺乏整體的連貫性。所以，當我在書店看到這本書時，內心是充滿期待的。我仔細地看瞭看目錄，發現它涵蓋瞭數字邏輯設計的基礎知識，從最基本的邏輯門電路，到寄存器、計數器等更復雜的組閤和時序邏輯，再到最終的FPGA開發流程，幾乎囊括瞭我要學習的所有內容。而且，它強調的是“基於Xilinx Vivado”，這對我來說尤為重要，因為我知道Vivado是目前業界主流的FPGA開發工具，熟練掌握它將為我未來的學習和職業發展打下堅實的基礎。我對這本書在理論講解上的深度和實踐操作上的指導性充滿信心，相信它能夠幫助我從零開始，一步步地掌握數字邏輯設計的精髓，並最終能夠獨立完成一些小型的FPGA項目。

評分☆☆☆☆☆

我是一名有著一定電子基礎但對FPGA開發涉足不深的學習者。在尋找閤適的學習資料時，我發現許多教程要麼是停留在理論層麵，要麼就是隻涉及基礎的Verilog/VHDL語法，而缺乏將這些知識點串聯起來，並與實際的FPGA開發工具鏈相結閤的完整指導。這本書的齣現，讓我看到瞭希望。它明確地以“基於Xilinx Vivado”為核心，這意味著它將帶領讀者深入瞭解當前主流的FPGA開發流程。我特彆關注它如何處理從概念到實現的整個過程，例如，它是否會講解如何有效地編寫可綜閤的代碼，如何進行詳細的時序約束以確保設計的性能，以及如何利用Vivado的強大功能進行仿真和調試。我期待書中能提供一些經典的數字邏輯模塊的實現案例，比如簡單的加法器、減法器、流水綫結構，甚至是更復雜的有限狀態機。通過這些案例，我希望能學習到如何將抽象的邏輯設計轉化為實際的硬件電路，並最終在FPGA上運行起來。我對這本書能夠提供係統性的知識框架和實踐指導充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

我一直對電子工程領域抱有濃厚的興趣，尤其是數字邏輯設計這塊，總覺得它像是構建復雜電子係統的基石，充滿瞭奧秘和挑戰。市麵上關於數字邏輯的書籍確實不少，但很多要麼過於陳舊，無法跟上當前的技術發展；要麼就是對初學者不夠友好，術語晦澀難懂，讓人不知所雲。而這本書，從它透露齣的信息來看，似乎恰好彌補瞭這些不足。它聚焦於Xilinx Vivado這個現代化平颱，這讓我覺得非常實用。我瞭解到Vivado在FPGA設計領域擁有廣泛的應用，能夠掌握它，就等於掌握瞭一項硬技能。我非常期待這本書能在原理講解上做到深入淺齣，用生動形象的比喻和清晰的圖示來闡述那些抽象的邏輯概念，而不是簡單地堆砌公式和理論。同時，我更看重它在實踐操作方麵的指導，希望它能提供詳細的實驗步驟，手把手地教我如何在Vivado環境中進行代碼編寫、仿真、綜閤、實現以及下載到FPGA開發闆上。我相信，通過這樣的實踐，我纔能真正理解數字邏輯的魅力，並能將其應用於實際項目中。

評分☆☆☆☆☆

作為一名渴望在嵌入式係統開發領域深造的學生，我深知數字邏輯基礎和FPGA技術的重要性。在眾多教材中，這本書以其“基於Xilinx Vivado”的定位，吸引瞭我。我明白，現代的硬件設計離不開高效的開發工具，而Vivado無疑是其中的佼佼者。因此，我希望這本書能夠不僅僅是理論的堆砌，更重要的是能夠通過實踐操作，將理論知識轉化為實際技能。我期待它能提供一係列精心設計的實驗，從最基礎的邏輯門應用，逐步深入到復雜的數字係統設計，例如數據通路、控製邏輯等。更重要的是，我希望這本書能夠教會我如何將這些設計有效地映射到FPGA硬件上，並利用Vivado的各項功能進行優化和驗證。這本書的齣現，讓我看到瞭一個完整的學習路徑，從理解數字邏輯的基本原理，到掌握現代FPGA開發工具的使用，再到最終能夠獨立完成項目設計。我對它在培養實際動手能力和工程實踐能力方麵的潛力寄予厚望。

評分☆☆☆☆☆

我一直對計算機硬件的底層工作原理感到好奇，而數字邏輯就是解開這個謎團的關鍵。市麵上關於數字邏輯的書籍琳琅滿目，但很多都停留在理論層麵，或者使用的工具已經過時。這本書以“Xilinx Vivado”為平颱，無疑緊跟瞭行業前沿。我希望它能不僅僅是介紹一些基本的邏輯門和組閤邏輯，而是能帶領讀者深入到FPGA的體係結構，理解查找錶（LUT）、寄存器（Flip-Flop）等基本單元如何構建起復雜的邏輯功能。我更期待這本書能提供高質量的實驗指導，讓我能夠在Vivado環境中親手實現各種數字電路，例如分頻器、移位寄存器、簡單的CPU控製器等。我希望它能教會我如何進行有效的代碼編寫，包括Verilog或VHDL語言的應用，以及如何進行邏輯仿真，確保設計的正確性。這本書的齣現，為我提供瞭一個將理論與實踐相結閤的絕佳機會，我相信它能夠幫助我構建起堅實的數字邏輯基礎，並為我未來深入學習計算機體係結構打下堅實的基礎。