Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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蔡觉平，李振荣，何小川 等 著

图书标签:

• Verilog HDL
• 数字集成电路
• 集成电路设计
• 硬件描述语言
• FPGA
• ASIC
• 数字逻辑
• 可编程逻辑器件
• 电路设计
• 第二版

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560641102

版次：1

商品编码：12028182

包装：平装

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：296

字数：438000

内容简介

本书系统地对Verilog HDL语法和程序设计进行了介绍，明确了数字可综合逻辑设计和测试仿真程序设计在Verilog HDL中的不同，通过对典型的组合逻辑电路、时序逻辑电路和测试程序的设计举例，较为完整地说明了Verilog HDL在数字集成电路中的使用方法。
全书共8章，主要内容包括硬件描述语言和Verilog HDL概述，Verilog HDL的基本语法，Verilog HDL程序设计语句和描述方式，组合电路和时序电路的设计举例，Verilog HDL集成电路测试程序和测试方法，较为复杂的数字电路和系统的设计举例，数字集成电路中Verilog HDL的EDA工具和使用，以及对Verilog HDL发展的分析等。
本书可作为电子信息类相关专业本科生和研究生的教材，也可作为数字集成电路设计工程师的参考书。

穿越数字世界的脉络：硬件描述与智能之光 在信息时代飞速发展的洪流中，数字集成电路（IC）无疑是最核心的驱动力之一。它们如同大脑中的神经元，构建起从微小的智能手机芯片到庞大服务器集群的复杂网络，支撑着我们日常生活的方方面面，也孕育着未来的无限可能。然而，这些微缩的奇迹并非凭空而生，它们的诞生过程，更像是一场精密的艺术创作，需要严谨的逻辑、卓越的创造力以及一套强大的沟通语言。而这套语言，便是硬件描述语言（HDL）。 本书将带领您深入探索硬件描述语言的奥秘，特别是工业界广泛应用的两大支柱——Verilog HDL和VHDL。我们并非浅尝辄止，而是致力于揭示其背后深层的设计哲学与工程实践，让您真正理解如何用代码描绘出具象的数字电路，并最终将其转化为物理世界中跃动的电子信号。 一、 抽象的逻辑，具象的电路：硬件描述语言的基石 传统上，电路设计依赖于网表（netlist）和原理图（schematic），这对于小型电路尚可应对，但面对日趋复杂的现代集成电路，其弊端愈发明显。手工绘制和维护成千上万个元器件及其连接，不仅效率低下，且极易出错。硬件描述语言的出现，正是为了解决这一挑战。 HDL允许设计师以行为（behavioral）、数据流（dataflow）或结构（structural）等不同的抽象层次来描述电路的功能和结构。这意味着您可以像编写软件程序一样，用文本来定义电路的逻辑功能，而无需关心底层的晶体管如何连接。这种抽象能力极大地提高了设计效率，使得复杂系统的设计与验证成为可能。 本书将详细阐述HDL的语法结构、关键字、数据类型以及各种运算符，为您构建坚实的语言基础。您将学习如何运用这些工具来表达时序逻辑（sequential logic）、组合逻辑（combinational logic），如何描述状态机（state machine）、多路选择器（multiplexer）、编码器（encoder）、解码器（decoder）等基本数字电路模块。更重要的是，您将理解在不同的抽象层次下，如何恰当地选择和使用HDL的特性，从而写出既清晰易懂又高效可综合的代码。 二、 Verilog HDL：工业界的宠儿，现代设计的利器 Verilog HDL，作为业界最流行的硬件描述语言之一，以其C语言风格的语法和强大的表达能力，在数字集成电路设计领域占据了举足轻重的地位。本书将把Verilog HDL作为重点，深入剖析其核心概念与应用。 模块化设计与层次化结构： 我们将强调模块化设计的重要性，学习如何将一个复杂的系统分解成若干个可管理、可复用的子模块，并通过实例化（instantiation）将它们组合起来。这种层次化的设计方法不仅提高了设计的可维护性，也促进了团队协作。 时序与组合逻辑的建模： 您将学习如何使用`always`块、`reg`和`wire`等关键字来精确描述时序电路（如触发器、寄存器）和组合逻辑（如加法器、比较器）。我们将深入探讨时钟（clock）和复位（reset）信号的作用，以及如何处理亚稳态（metastability）等关键问题。 数据流与行为级建模： 除了结构化描述，本书还将介绍Verilog HDL的数据流建模（如`assign`语句）和行为级建模（如使用`if-else`、`case`语句）。理解不同建模方式的适用场景，以及它们如何被综合工具转化为硬件，是掌握Verilog HDL的关键。 参数化设计与生成（Generate）语句： 掌握参数化设计能够让您的模块更加灵活，能够根据不同的参数生成不同功能的硬件。`generate`语句的使用，更是能让您以编程的方式来实例化大量的相同或相似的硬件结构，极大地简化了重复性工作。 面向综合的设计原则： 编写HDL代码不仅仅是为了描述功能，更重要的是为了让综合工具（synthesis tool）能够将其准确地转化为门级网表。本书将贯穿面向综合的设计理念，介绍哪些HDL结构可以被有效综合，哪些需要避免，以及如何编写“综合友好”（synthesis-friendly）的代码。 三、 VHDL：标准化的语言，严谨的设计范式 VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是另一门广泛应用的硬件描述语言，其标准化程度高，在许多领域，尤其是在航空航天和国防领域，仍然是首选。本书也将为读者提供VHDL的详尽介绍，让您能够应对不同的设计需求。 VHDL的架构与实体（Entity-Architecture）： VHDL采用了一种独特的实体-架构（entity-architecture）的描述方式，清晰地区分了接口和内部实现。我们将深入解析这一概念，学习如何定义实体的端口，并在架构中实现其逻辑功能。 VHDL的数据类型与信号（Signal）： VHDL拥有丰富的内置数据类型，并支持用户自定义类型。信号（signal）是VHDL中描述硬件连接的核心概念，我们将详细讲解其特性和赋值行为。 进程（Process）与并发（Concurrency）： VHDL的进程（process）是描述并发执行行为的基本单元。您将学习如何使用进程来建模组合逻辑和时序逻辑，以及VHDL的并发执行模型。 VHDL的面向综合设计： 同样，本书也将探讨VHDL在综合过程中的注意事项，帮助您编写能够被有效转化的VHDL代码。 四、 从代码到芯片：验证、综合与实现 仅仅编写出HDL代码是远远不够的，将这些代码转化为实际可运行的芯片，需要经过一系列复杂的工程流程。本书将为您揭示这一过程的各个关键环节： 仿真与验证（Simulation & Verification）： 验证是芯片设计中至关重要的一环，它确保了设计的正确性。您将学习如何编写测试平台（testbench）来模拟您的设计，如何使用激励（stimuli）来驱动您的设计，以及如何分析仿真结果。我们将介绍多种验证方法，包括功能验证、时序验证以及形式验证。 逻辑综合（Logic Synthesis）： 综合工具是将HDL代码转化为门级网表（gate-level netlist）的关键。本书将探讨综合的原理，介绍不同的综合策略，以及如何选择和配置综合工具以获得最佳的硬件实现。 布局与布线（Placement & Routing）： 在获得门级网表后，就需要将其映射到具体的工艺库（standard cell library）中，并进行物理布局和布线，最终生成可制造的GDSII文件。虽然本书不直接涉及物理设计工具的使用，但会为您阐述这一流程的重要性以及它与HDL设计之间的关联。 时序分析（Timing Analysis）： 芯片的性能很大程度上取决于其时序特性。您将了解时序约束（timing constraints）的含义，以及如何通过静态时序分析（STA）来评估和优化设计的时序性能，确保芯片在目标频率下稳定运行。 五、 掌握设计的脉络：高级主题与工程实践 为了让您的设计能力更上一层楼，本书还将触及一些更高级的主题，并融入丰富的工程实践经验： 低功耗设计（Low-Power Design）： 在移动设备和物联网日益普及的今天，低功耗设计已成为IC设计的重要考量。您将了解功耗产生的根源，以及如何通过HDL设计来降低静态功耗和动态功耗。 异步电路设计（Asynchronous Circuit Design）： 传统的同步电路依赖于全局时钟信号，而异步电路则摆脱了时钟的束缚，具有潜在的低功耗、高速度和高容错性优势。本书将为您介绍异步设计的基本原理和挑战。 IP核（Intellectual Property Core）的使用与集成： 在现代SoC（System-on-Chip）设计中，复用现有的IP核是提高设计效率的常用手段。您将学习如何评估和集成第三方IP核，以及如何设计可复用的IP核。 FPGA与ASIC设计流程的差异： FPGA（Field-Programmable Gate Array）和ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）是实现数字集成电路的两种主要方式。本书将比较两者的设计流程、优缺点以及适用场景，帮助您根据项目需求做出明智的选择。 实际项目案例与设计思想： 理论知识需要通过实践来巩固。本书将穿插若干实际项目案例，从需求分析到最终实现，逐步引导您完成一个完整的数字集成电路设计。通过分析这些案例，您将学习到许多宝贵的工程经验和设计技巧。 结语 数字集成电路设计是一门融合了计算机科学、电子工程和数学的交叉学科。掌握硬件描述语言，如同掌握了一门强大的“造物”语言，能够让您将天马行空的创意转化为触手可及的电子产品。本书旨在为您提供一个全面、深入的学习路径，从最基础的逻辑概念，到复杂的系统设计，再到实际的工程流程，我们力求做到面面俱到，让您成为一名合格的数字集成电路设计师。 踏上这段旅程，您将不仅仅是学习一种工具，更是理解一种思维方式，一种将抽象转化为具象、将理论应用于实践的工程智慧。期待您在这个充满挑战与机遇的领域，开启属于您的数字创新之路。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到这本《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用（第二版）》时，就被它丰富的图示和清晰的章节划分所吸引。作为一名电子工程专业的学生，我接触过不少与数字逻辑相关的书籍，但这本书在讲解Verilog这门语言时，真正做到了“化繁为简”。它从最基本的数据类型和运算符讲起，然后逐步深入到组合逻辑和时序逻辑的设计。我印象最深刻的是它关于寄存器文件和流水线设计的部分，作者通过生动的图示和详细的代码注释，让我能够清晰地理解信号在不同时钟周期内的传播和状态的更新。而且，书中还提供了许多不同层次的抽象概念，从逻辑门级别到高层次的行为描述，让我能够根据不同的设计需求选择合适的建模方式。这本书不仅仅是一本Verilog的语法手册，更是一本关于数字系统设计方法的实战指南。我感觉它为我今后的IC设计学习和工作打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编写风格非常适合我们这些希望快速掌握Verilog并应用于实际项目的读者。它不像某些教材那样冗长而理论化，而是以一种更加直观和易于理解的方式来呈现内容。从入门级的Verilog语法到复杂的模块设计，每一步都伴随着清晰的代码示例和详细的逻辑分析。我个人尤其喜欢书中对仿真和时序约束的讲解，这部分内容对于确保设计的正确性和性能至关重要，而这本书在这方面给予了非常细致的指导。我尝试着跟着书中的例子，在自己的开发环境中进行仿真和调试，发现比以往更加得心应手。很多我之前在项目中遇到的时序问题，在看了书中相关的章节后，都有了豁然开朗的感觉。而且，它还涉及了一些关于验证方法学的初步介绍，这对于提高代码的可维护性和设计的鲁棒性非常有价值。总体来说，这本书是学习Verilog和数字IC设计的绝佳参考，既有深度又不失广度。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对Verilog的理解有点“知其然不知其所以然”。学了很多语法，但总感觉离真正的“设计”还有距离。直到我翻开这本《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用（第二版）》，才真正体会到“原理”二字的分量。它不仅仅是罗列Verilog的关键字和语句，而是深入地剖析了数字集成电路的设计思想和实现方法。书中的每一个章节都像是为我打开了一扇新的大门，让我看到了Verilog背后所代表的逻辑和电路。我特别喜欢它对有限状态机（FSM）设计原理的讲解，以及如何将其转化为Verilog代码。这种从概念到实现的清晰脉络，让我能够更好地理解和掌握复杂的设计。而且，它还提供了不同类型FSM的比较和选择依据，这在实际的项目设计中是非常宝贵的指导。我感觉这本书不仅教会了我怎么写Verilog，更教会了我如何去思考，如何去设计一个高效、可靠的数字电路。

评分☆☆☆☆☆

这本《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用（第二版）》真是让我大开眼界！作为一名正在努力攻克数字IC设计难题的学生，我感觉自己终于找到了救星。以前对Verilog的理解总是停留在模模糊糊的概念层面，写起代码来更是磕磕绊绊，不知道哪里出了错。但是这本书，它就像一位经验丰富的老教授，循序渐进地讲解了Verilog的语法结构，从最基础的变量、运算符，到复杂的时序逻辑、状态机设计，每一个概念都解释得无比透彻。更让我惊喜的是，书中的案例非常贴近实际，不仅仅是枯燥的理论，还包含了大量的实际电路设计示例，从简单的加法器、寄存器，到更复杂的FIFO、PLL，都提供了清晰的代码和详细的解释。我特别喜欢它对状态机设计的讲解，之前一直觉得很难掌握，但看了这本书后，我能清晰地理解状态的迁移、输出的产生，还能自己尝试设计一些简单的状态机。书中的图示也画得非常直观，帮助我更好地理解电路的结构和信号的流动。我感觉这本书不仅教会了我怎么用Verilog，更教会了我怎么用Verilog去思考和设计。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用（第二版）》后，我最大的感受就是它的“实用性”和“前瞻性”。作为一名已经在IC设计领域摸爬滚打了几年的工程师，我深知理论知识的重要性，但更需要的是能够直接应用到实际工作中的技能。这本书恰恰满足了我的需求。它在讲解Verilog语法的基础上，更深入地探讨了许多在实际项目开发中至关重要的概念，比如亚稳态处理、时钟域交叉、低功耗设计技术等，这些都是我在工作中经常会遇到的挑战。作者在这些方面的讲解非常到位，提供了许多实用的技巧和避免陷阱的方法。我尤其欣赏书中关于FPGA和ASIC设计流程的介绍，它不仅讲解了Verilog语言本身，还阐述了如何将Verilog代码转化为实际硬件的过程，包括综合、布局布线等关键步骤，这对于我理解整个IC设计生态非常有帮助。而且，第二版相对于第一版，在内容上肯定有所更新，能够反映最新的技术趋势和行业实践，这一点对于保持技术竞争力非常重要。

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好东西～

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这本书不错，好学，易懂

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