高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：數字邏輯與EDA設計實驗指導書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

丁磊，江誌文，張海笑 編

圖書標籤:

• 數字邏輯
• EDA設計
• 實驗指導
• 電子與通信工程
• 高等教育
• 教材
• 十二五規劃
• 數字電路
• 集成電路
• 邏輯設計

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560628523

版次：1

商品編碼：11152630

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-08-01

用紙：膠版紙

頁數：184

字數：280000

正文語種：中文

內容簡介

　　《高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：數字邏輯與EDA設計實驗指導書》是《數字邏輯與EDA設計》的配套用書。《高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：數字邏輯與EDA設計實驗指導書》共分5章：第1章主要介紹自主研發的能完全滿足本課程實驗需求的實驗箱；第2章介紹基於實驗箱的數字邏輯基本實驗；第3章介紹基於實驗箱的數字邏輯綜閤實驗；第4章介紹數字邏輯基礎設計、仿真及在實驗箱上進行驗證；第5章介紹數字邏輯綜閤設計、仿真及驗證。書的最後還有T3個附錄，分彆為ActelA3P030芯片資料、基於ActelA3P030的FPGA核心闆引腳對應錶以及FPGA擴展實驗闆設計說明。《高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：數字邏輯與EDA設計實驗指導書》適閤計算機、信息、自動化、電子專業的本科生、研究生及從事數字電路設計的工程人員使用。

內頁插圖

目錄

第1章 DIGILOGIC-2011實驗箱
1.1 實驗箱的性能特點
1.2 實驗箱的技術指標
1.3 實驗箱介紹
1.3.1 實驗箱的組成
1.3.2 實驗箱及電路闆外觀
1.3.3 實驗箱的電路闆標注
1.3.4 數碼管電路模塊說明
1.3.5 段式LED顯示驅動闆
1.3.6 FPGA擴展實驗闆設計
1.4 實驗箱使用說明

第2章 基於實驗箱的數字邏輯實驗
2.1 基本門電路
2.1.1 實驗目的
2.1.2 實驗儀器及器件
2.1.3 實驗原理
2.1.4 實驗內容
2.1.5 實驗報告要求
2.2 門電路綜閤實驗
2.2.1 實驗目的
2.2.2 實驗儀器及器件
2.2.3 實驗內容
2.3 組閤邏輯電路
2.3.1 實驗目的
2.3.2 實驗儀器及器件
3.3.3 實驗內容
2.3.4 實驗報告要求
2.4 時序邏輯電路
2.4.1 實驗目的
2.4.2 實驗儀器及器件
2.4.3 實驗內容
2.4.4 實驗報告要求

第3章 數字邏輯綜閤實驗
3.1 組閤邏輯綜閤實驗
3.1.1 實驗目的
3.1.2 實驗儀器及器件
3.1.3 實驗內容
3.2 時序邏輯綜閤實驗
3.2.1 實驗目的
3.2.2 實驗儀器及器件
3.2.3 實驗內容

第4章 數字邏輯基礎設計仿真及驗證
4.1 基本門電路
4.1.1 實驗目的
4.1.2 實驗環境及儀器
4.1.3 實驗內容
4.1.3 實驗步驟
4.1.5 實驗報告要求
4.2 組閤邏輯電路
4.2.1 實驗目的
4.2.2 實驗環境及儀器
4.3.3 實驗內容
4.2.4 實驗步驟
4.2.5 實驗報告要求
4.3 時序邏輯電路
4.3.1 實驗目的
4.3.2 實驗環境及儀器
4.3.3 實驗內容
4.3.4 實驗步驟
4.3.5 實驗報告要求

第5章 數字邏輯綜閤設計仿真及驗證
5.1 基於VerilogHDL的組閤邏輯綜閤實驗
5.1.1 實驗目的
5.1.2 實驗環境及儀器
5.1.3 實驗內容
5.2 基於VerilogHDL的時序邏輯綜閤實驗
5.2.1 實驗目的
5.2.2 實驗環境及儀器
5.2.3 實驗內容
附錄A ActeIA3P030芯片資料
附錄B 基於ActeIA3P030的FPGA核心闆引腳對應錶
附錄C FPGA擴展實驗闆設計說明
參考文獻

前言/序言

《數字邏輯與EDA設計實驗指導書》 前言 在信息技術飛速發展的時代，數字邏輯與EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）設計已成為電子與通信工程領域的核心基礎。本實驗指導書旨在為高等學校電子與通信工程類專業的學生提供一套係統、全麵、實踐性強的實驗教學內容，以深入理解和掌握數字邏輯的基本原理，並熟練運用EDA工具進行電子係統的設計與實現。 本指導書緊密結閤“十二五”期間我國高等教育改革和電子信息産業發展的需求，以培養具備創新能力和工程實踐能力的高素質人纔為目標。實驗內容涵蓋瞭數字邏輯設計的基礎概念、關鍵技術以及現代EDA工具的應用，力求將理論知識與實際操作緊密結閤，幫助學生建立紮實的理論基礎，同時鍛煉解決實際工程問題的能力。 第一章 緒論 本章將引導學生認識數字邏輯在現代電子係統中的重要地位，瞭解數字電路的基本概念，並介紹EDA技術在電子設計流程中的關鍵作用。 1.1 數字邏輯基礎：數字信號與模擬信號的根本區彆，數字係統的基本組成單元（門電路、觸發器等）及其邏輯功能。 1.2 EDA技術概述：EDA的定義、發展曆程、主要EDA工具及其在電子設計中的應用範圍（邏輯綜閤、布局布綫、仿真驗證等）。 1.3 實驗目的與要求：闡述通過本實驗指導書的學習，學生應達到的知識和技能目標，包括理解數字邏輯基本原理，掌握EDA工具的基本操作，能夠獨立完成小型數字電路的設計與驗證。 1.4 實驗環境與注意事項：介紹實驗所需的硬件設備（如FPGA開發闆、邏輯分析儀等）和軟件工具（如Quartus Prime, Vivado等），強調實驗過程中應遵守的安全規範和操作流程。 第二章 組閤邏輯電路設計與實驗 本章將深入講解組閤邏輯電路的設計方法，並通過實驗鞏固理論知識，培養學生運用EDA工具進行組閤邏輯電路設計的技能。 2.1 邏輯代數基礎：布爾代數的基本公理、定理，邏輯函數的錶示方法（真值錶、卡諾圖、邏輯錶達式）。 2.2 常用邏輯門電路：與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門的邏輯功能、電路圖及集成實現。 2.3 組閤邏輯電路的分析與設計： 基本組閤邏輯模塊： 加法器/減法器： 半加器、全加器、多位加法器/減法器，邏輯電路設計與Verilog HDL描述。 譯碼器與編碼器： 3-to-8譯碼器、8-to-3編碼器，BCD碼轉7段數碼管顯示譯碼器。 多路選擇器（MUX）與多路分配器（DEMUX）： 2選1、4選1、8選1多路選擇器，1選2、1選4、1選8多路分配器。 比較器： 1位、多位比較器，用於判斷兩個數字的大小關係。 邏輯函數化簡： 利用卡諾圖或Quine-McCluskey方法化簡邏輯函數，實現電路的優化。 EDA工具流程： RTL（Register Transfer Level）代碼編寫： 使用Verilog HDL或VHDL語言描述組閤邏輯功能。 邏輯綜閤（Synthesis）： 將RTL代碼轉換為門級網錶。 功能仿真（Functional Simulation）： 驗證設計的功能是否正確。 時序仿真（Timing Simulation）： 考慮門延遲等因素，驗證電路的時序性能。 2.4 實驗項目示例： 實驗一：基本邏輯門電路功能驗證。 使用EDA工具仿真，搭建基本邏輯門電路，觀察其輸齣波形。 實驗二：四位二進製加法器設計。 使用Verilog HDL設計一個四位二進製加法器，並通過仿真驗證其正確性。 實驗三：8選1多路選擇器設計。 實現一個8選1多路選擇器，並測試其選擇不同輸入時的輸齣。 實驗四：BCD碼至7段數碼管譯碼器設計。 設計並仿真一個將BCD碼轉換為7段數碼管顯示信號的譯碼器。 實驗五：組閤邏輯電路FPGA實現。 將設計的組閤邏輯電路下載到FPGA開發闆，並進行實際測試。 第三章 時序邏輯電路設計與實驗 本章將重點介紹時序邏輯電路的原理和設計方法，包括觸發器、寄存器、計數器以及狀態機的設計，並結閤EDA工具進行實現。 3.1 時序邏輯電路基礎：時序邏輯電路的特點（具有記憶功能）、狀態、時鍾信號的作用。 3.2 觸發器（Flip-Flop）： 基本觸發器： SR觸發器、JK觸發器、D觸發器、T觸發器。 帶有時鍾的觸發器： 時鍾觸發SR、JK、D、T觸發器。 主從觸發器： 如74LS74（雙D觸發器）。 觸發器的狀態轉移圖與狀態方程。 3.3 寄存器（Register）： 並行輸入/並行輸齣寄存器（PISO）： 用於存儲一組並行數據。 串行輸入/並行輸齣寄存器（SIPO）： 如移位寄存器。 並行輸入/串行輸齣寄存器（PISO）： 如移位寄存器。 串行輸入/串行輸齣寄存器（SISO）： 如移位寄存器。 讀寫存儲器（RAM）基礎概念。 3.4 計數器（Counter）： 異步計數器（行波進位計數器）： 優點與缺點。 同步計數器： 優點與缺點。 進製計數器： 二進製計數器、十進製計數器（BCD計數器）。 加法計數器與減法計數器。 可預置計數器。 3.5 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）： 狀態機模型： Mealy模型與Moore模型。 狀態機設計流程： 狀態定義與狀態圖繪製： 描述係統所有可能的狀態及其之間的轉移。 狀態編碼： 為每個狀態分配唯一的二進製碼。 狀態方程和輸齣方程推導。 邏輯電路實現。 EDA工具流程： RTL代碼編寫： 使用Verilog HDL或VHDL描述狀態機的邏輯。 狀態機綜閤： EDA工具能夠自動識彆和綜閤狀態機。 仿真驗證： 驗證狀態機的正確工作。 3.6 實驗項目示例： 實驗六：D觸發器與JK觸發器仿真。 學習觸發器的操作，觀察不同輸入信號下的狀態變化。 實驗七：8位並行寄存器設計。 實現一個8位並行寄存器，學習數據的存儲和讀取。 實驗八：4位二進製同步加法計數器設計。 設計並仿真一個4位二進製同步加法計數器，觀察其計數過程。 實驗九：交通燈控製器設計（基於有限狀態機）。 設計一個簡單的交通燈控製器，通過狀態機模型實現不同燈光模式的切換。 實驗十：移位寄存器設計與應用。 實現一個功能完備的移位寄存器，並探索其在數據傳輸中的應用。 實驗十一：時序邏輯電路FPGA實現。 將設計的時序邏輯電路下載到FPGA開發闆，並進行實際功能測試。 第四章 PLD（Programmable Logic Device）與FPGA（Field Programmable Gate Array）設計 本章將介紹可編程邏輯器件（PLD）和現場可編程門陣列（FPGA）的基本原理，以及如何利用EDA工具進行基於PLD/FPGA的設計。 4.1 PLD概述：CPLD（Complex Programmable Logic Device）和FPGA的定義、結構特點、應用領域。 4.2 FPGA體係結構：邏輯單元（Logic Elements/Cells）、可編程互連資源（Programmable Interconnect）、輸入/輸齣塊（I/O Blocks）、時鍾管理單元（Clock Management Tiles）、嵌入式存儲器（Embedded Memory）等。 4.3 FPGA開發流程： 需求分析與設計規劃。 RTL代碼編寫（Verilog HDL / VHDL）。 仿真驗證。 綜閤（Synthesis）。 映射（Mapping）與布局布綫（Place and Route）。 時序約束（Timing Constraints）與時序分析（Timing Analysis）。 生成配置文件（Bitstream Generation）。 下載與調試。 4.4 常用EDA工具介紹： Xilinx Vivado / ISE： 介紹其主要功能模塊、操作流程。 Intel Quartus Prime： 介紹其主要功能模塊、操作流程。 模型仿真工具： 如ModelSim / QuestaSim。 4.5 實驗項目示例： 實驗十二：FPGA開發環境熟悉。 學習EDA軟件的安裝、工程創建、基本功能模塊的查找與使用。 實驗十三：FPGA引腳分配與LED閃爍。 將簡單的邏輯功能（如LED閃爍）下載到FPGA，並學會配置引腳。 實驗十四：基於FPGA的數碼管顯示。 利用FPGA驅動數碼管顯示特定內容，鞏固組閤邏輯和FPGA實現。 實驗十五：基於FPGA的簡單通信協議實現。 例如，UART（通用異步收發傳輸器）發送/接收模塊的設計與實現，將理論知識應用於實際通信。 實驗十六：IP核（Intellectual Property Core）的應用。 學習使用FPGA廠商提供的IP核，如RAM、PLL（Phase-Locked Loop）等，提高設計效率。 第五章 高級數字邏輯與EDA技術 本章將介紹更復雜、更貼近實際工程應用的數字邏輯設計技術，以及EDA工具的高級應用。 5.1 同步設計原則：時鍾域、時鍾同步、時鍾偏移、時鍾抖動對電路性能的影響。 5.2 異步復位與同步復位：兩種復位方式的原理、優缺點及選擇。 5.3 亞穩態（Metastability）現象及其解決方法：跨時鍾域信號處理，如單比特、多比特同步器。 5.4 握手協議（Handshake Protocol）：在不同模塊或不同時鍾域之間進行數據交換時，如何確保數據傳輸的可靠性。 5.5 處理器接口設計基礎：簡單CPU與外設的接口方式，如數據總綫、地址總綫、控製信號。 5.6 低功耗設計與可測試性設計（DFT）簡介。 5.7 信號完整性與電源完整性基礎概念。 5.8 仿真技術的深入應用：覆蓋率分析、形式驗證（Formal Verification）簡介。 5.9 實驗項目示例： 實驗十七：跨時鍾域信號同步。 設計並測試一個能夠安全地在兩個不同時鍾域之間傳輸信號的同步器。 實驗十八：簡單的AXI/AHB總綫接口設計。 學習和實現一種標準總綫協議，為後續更復雜的係統集成打下基礎。 實驗十九：UART通信模塊設計與FPGA實現。 實際設計一個UART發送/接收模塊，並驗證其與PC的通信能力。 實驗二十：基於EDA工具的功耗分析與優化。 瞭解EDA工具提供的功耗分析功能，並嘗試優化設計以降低功耗。 第六章 綜閤設計項目 本章將提供一些綜閤性的設計項目，要求學生綜閤運用前幾章所學的知識和技能，獨立完成一個相對完整的數字係統設計。 項目一：一個小型數字信號處理（DSP）係統。 例如，簡單的FIR（有限衝激響應）濾波器設計，包括輸入數據的采集、濾波算法的實現、輸齣數據的顯示。 項目二：一個小型嵌入式係統原型。 集成一個簡單的微控製器（如RISC-V核）與外設，實現基本的數據處理或控製功能。 項目三：一個簡化的網絡通信模塊。 例如，一個TCP/IP協議棧的簡易實現（如MAC層、IP層），用於網絡數據傳輸。 附錄 Verilog HDL / VHDL 語言基礎語法迴顧。 常用EDA工具命令與快捷鍵。 常見數字邏輯芯片及其功能簡介。 實驗報告模闆。 結束語 本實驗指導書的編寫旨在為學生提供一條清晰的學習路徑，從數字邏輯的基礎理論，到現代EDA工具的應用，再到復雜的係統設計。通過大量的實驗項目，我們希望學生能夠深入理解數字邏輯的精髓，掌握EDA設計的方法，為未來在電子與通信工程領域的學習和工作奠定堅實的基礎，成為新一代的優秀工程師。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛進入大學，對電子信息工程專業充滿好奇的大二學生，我懷揣著對未來學習的憧憬，翻開瞭這本《數字邏輯與EDA設計實驗指導書》。初拿到書時，厚實的手感和封麵簡潔大氣的設計便給我留下瞭深刻印象。我最期待的是書中關於數字邏輯基礎知識的講解，尤其是那些抽象的邏輯門、組閤邏輯和時序邏輯的概念，我希望能夠通過這本書的學習，構建起紮實的理論基礎。我一直對如何將這些理論知識轉化為實際的電路設計感到興奮，所以，書中的EDA（電子設計自動化）部分尤其吸引我。我希望能詳細瞭解EDA工具的強大之處，例如如何使用它進行電路仿真，驗證設計是否符閤預期，以及如何通過EDA工具進行邏輯綜閤，將高層次的描述轉化為具體的門電路連接。我非常期待書中能夠提供清晰易懂的步驟和實例，讓我能夠一步步地掌握這些關鍵技能，為我後續更深入的學習和項目實踐打下堅實的基礎。同時，我也希望這本書能夠引導我理解數字係統設計的整個流程，從需求分析到最終實現，能夠有一個全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

作為一名即將步入大三，開始接觸專業課程的學生，我對《數字邏輯與EDA設計實驗指導書》的期待更多地集中在理論與實踐的結閤上。我深知，枯燥的理論知識若沒有實際的動手操作作為支撐，很容易變得空洞無物。因此，我特彆希望這本書能夠提供豐富的實驗項目，並且這些實驗項目能夠緊密圍繞數字邏輯的核心概念展開。例如，我期待能夠通過實驗親手搭建簡單的組閤邏輯電路，如編碼器、譯碼器，以及時序邏輯電路，如觸發器、計數器，並能通過EDA工具對其進行仿真和驗證。更重要的是，我希望實驗指導書能夠詳細地介紹如何使用EDA軟件進行設計輸入，包括原理圖輸入和硬件描述語言（HDL）編程，以及如何進行邏輯仿真、時序分析和綜閤，最終生成可下載到FPGA（現場可編程門陣列）或其他硬件平颱上的配置文件。我期望書中的實驗設計能夠循序漸進，難度逐步提升，讓我能夠從易到難，逐步掌握數字係統設計的復雜性，並從中獲得解決實際問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

我在電子與通信工程領域已經工作瞭幾年，深刻體會到紮實的數字邏輯基礎和熟練的EDA設計能力對於職業發展的關鍵性。因此，我拿到這本《數字邏輯與EDA設計實驗指導書》，更多的是希望能夠鞏固和深化我的專業知識，並學習一些前沿的設計理念和工具應用。我希望書中能夠提供一些關於數字邏輯理論的最新進展和應用案例，例如在高速數字信號處理、嵌入式係統設計等方麵的最新技術。同時，我對EDA設計部分的期望非常高，我希望能夠學習到更高級的HDL編程技巧，以及如何利用EDA工具進行性能優化，例如時序收斂、功耗降低和麵積優化等。我也期待書中能夠介紹一些最新的EDA工具和技術，或者提供一些在實際工程項目中常用的設計模式和最佳實踐。我希望通過閱讀和實踐這本書的內容，能夠進一步提升我的專業技能，更好地應對工作中遇到的復雜挑戰，並為我的職業生涯發展注入新的動力。

評分☆☆☆☆☆

作為一名曾經在其他領域學習過一些基礎電子知識的學生，轉入電子與通信工程專業後，我對《數字邏輯與EDA設計實驗指導書》抱有學習新知識和拓寬視野的期望。我瞭解數字邏輯是電子信息領域的基礎，掌握它對於理解現代電子設備的工作原理至關重要。我希望這本書能夠以一種更加係統和深入的方式，介紹數字邏輯的各個方麵，從最基本的門電路開始，逐步過渡到復雜的邏輯電路和時序係統。同時，我尤其對EDA設計部分感到好奇，因為我知道EDA工具是現代電子設計不可或缺的利器，它極大地提高瞭設計效率和可靠性。我希望書中能夠詳細講解如何使用主流的EDA工具，如Vivado或Quartus，進行電路的設計、仿真和實現。我希望通過這本書的學習，能夠讓我擺脫對“黑箱”的依賴，能夠真正理解電路的工作原理，並能夠獨立地完成一些簡單的數字電路設計任務，為我未來在通信係統、信號處理等方嚮的學習打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

已經在大四階段，開始為畢業設計和未來的職業生涯做準備的我，拿到這本《數字邏輯與EDA設計實驗指導書》，更多的是抱著一種“查漏補缺”和“提升實戰能力”的心態。在過去的學習中，我對數字邏輯的理論知識已經有瞭一定的瞭解，但總覺得在實際的設計過程中，對於EDA工具的應用還不夠熟練，對於如何將復雜的係統分解成模塊，以及如何進行高效的調試和優化，還有很大的提升空間。我希望這本書能夠提供一些高級的EDA設計技巧和方法，例如關於狀態機設計、流水綫技術、低功耗設計以及時序約束的設置等。我期待書中能夠有一些具有挑戰性的實驗項目，能夠引導我進行一些更復雜的數字係統設計，比如簡單的微處理器核、數據通路的設計，或者接口電路的設計。我希望通過對這些項目的深入學習和實踐，能夠提升我對大規模數字集成電路設計流程的理解，並掌握一些實用的調試和問題排查技巧，為我今後從事集成電路設計、嵌入式係統開發等相關工作做好準備。