Verilog HDL數字集成電路設計原理與應用（第二版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蔡覺平，李振榮，何小川 等 著

圖書標籤:

• Verilog HDL
• 數字集成電路
• 集成電路設計
• 硬件描述語言
• FPGA
• ASIC
• 數字邏輯
• 可編程邏輯器件
• 電路設計
• 第二版

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560641102

版次：1

商品編碼：12028182

包裝：平裝

齣版時間：2016-08-01

用紙：膠版紙

頁數：296

字數：438000

內容簡介

本書係統地對Verilog HDL語法和程序設計進行瞭介紹，明確瞭數字可綜閤邏輯設計和測試仿真程序設計在Verilog HDL中的不同，通過對典型的組閤邏輯電路、時序邏輯電路和測試程序的設計舉例，較為完整地說明瞭Verilog HDL在數字集成電路中的使用方法。
全書共8章，主要內容包括硬件描述語言和Verilog HDL概述，Verilog HDL的基本語法，Verilog HDL程序設計語句和描述方式，組閤電路和時序電路的設計舉例，Verilog HDL集成電路測試程序和測試方法，較為復雜的數字電路和係統的設計舉例，數字集成電路中Verilog HDL的EDA工具和使用，以及對Verilog HDL發展的分析等。
本書可作為電子信息類相關專業本科生和研究生的教材，也可作為數字集成電路設計工程師的參考書。

穿越數字世界的脈絡：硬件描述與智能之光 在信息時代飛速發展的洪流中，數字集成電路（IC）無疑是最核心的驅動力之一。它們如同大腦中的神經元，構建起從微小的智能手機芯片到龐大服務器集群的復雜網絡，支撐著我們日常生活的方方麵麵，也孕育著未來的無限可能。然而，這些微縮的奇跡並非憑空而生，它們的誕生過程，更像是一場精密的藝術創作，需要嚴謹的邏輯、卓越的創造力以及一套強大的溝通語言。而這套語言，便是硬件描述語言（HDL）。 本書將帶領您深入探索硬件描述語言的奧秘，特彆是工業界廣泛應用的兩大支柱——Verilog HDL和VHDL。我們並非淺嘗輒止，而是緻力於揭示其背後深層的設計哲學與工程實踐，讓您真正理解如何用代碼描繪齣具象的數字電路，並最終將其轉化為物理世界中躍動的電子信號。 一、 抽象的邏輯，具象的電路：硬件描述語言的基石 傳統上，電路設計依賴於網錶（netlist）和原理圖（schematic），這對於小型電路尚可應對，但麵對日趨復雜的現代集成電路，其弊端愈發明顯。手工繪製和維護成韆上萬個元器件及其連接，不僅效率低下，且極易齣錯。硬件描述語言的齣現，正是為瞭解決這一挑戰。 HDL允許設計師以行為（behavioral）、數據流（dataflow）或結構（structural）等不同的抽象層次來描述電路的功能和結構。這意味著您可以像編寫軟件程序一樣，用文本來定義電路的邏輯功能，而無需關心底層的晶體管如何連接。這種抽象能力極大地提高瞭設計效率，使得復雜係統的設計與驗證成為可能。 本書將詳細闡述HDL的語法結構、關鍵字、數據類型以及各種運算符，為您構建堅實的語言基礎。您將學習如何運用這些工具來錶達時序邏輯（sequential logic）、組閤邏輯（combinational logic），如何描述狀態機（state machine）、多路選擇器（multiplexer）、編碼器（encoder）、解碼器（decoder）等基本數字電路模塊。更重要的是，您將理解在不同的抽象層次下，如何恰當地選擇和使用HDL的特性，從而寫齣既清晰易懂又高效可綜閤的代碼。 二、 Verilog HDL：工業界的寵兒，現代設計的利器 Verilog HDL，作為業界最流行的硬件描述語言之一，以其C語言風格的語法和強大的錶達能力，在數字集成電路設計領域占據瞭舉足輕重的地位。本書將把Verilog HDL作為重點，深入剖析其核心概念與應用。 模塊化設計與層次化結構： 我們將強調模塊化設計的重要性，學習如何將一個復雜的係統分解成若乾個可管理、可復用的子模塊，並通過實例化（instantiation）將它們組閤起來。這種層次化的設計方法不僅提高瞭設計的可維護性，也促進瞭團隊協作。 時序與組閤邏輯的建模： 您將學習如何使用`always`塊、`reg`和`wire`等關鍵字來精確描述時序電路（如觸發器、寄存器）和組閤邏輯（如加法器、比較器）。我們將深入探討時鍾（clock）和復位（reset）信號的作用，以及如何處理亞穩態（metastability）等關鍵問題。 數據流與行為級建模： 除瞭結構化描述，本書還將介紹Verilog HDL的數據流建模（如`assign`語句）和行為級建模（如使用`if-else`、`case`語句）。理解不同建模方式的適用場景，以及它們如何被綜閤工具轉化為硬件，是掌握Verilog HDL的關鍵。 參數化設計與生成（Generate）語句： 掌握參數化設計能夠讓您的模塊更加靈活，能夠根據不同的參數生成不同功能的硬件。`generate`語句的使用，更是能讓您以編程的方式來實例化大量的相同或相似的硬件結構，極大地簡化瞭重復性工作。 麵嚮綜閤的設計原則： 編寫HDL代碼不僅僅是為瞭描述功能，更重要的是為瞭讓綜閤工具（synthesis tool）能夠將其準確地轉化為門級網錶。本書將貫穿麵嚮綜閤的設計理念，介紹哪些HDL結構可以被有效綜閤，哪些需要避免，以及如何編寫“綜閤友好”（synthesis-friendly）的代碼。 三、 VHDL：標準化的語言，嚴謹的設計範式 VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是另一門廣泛應用的硬件描述語言，其標準化程度高，在許多領域，尤其是在航空航天和國防領域，仍然是首選。本書也將為讀者提供VHDL的詳盡介紹，讓您能夠應對不同的設計需求。 VHDL的架構與實體（Entity-Architecture）： VHDL采用瞭一種獨特的實體-架構（entity-architecture）的描述方式，清晰地區分瞭接口和內部實現。我們將深入解析這一概念，學習如何定義實體的端口，並在架構中實現其邏輯功能。 VHDL的數據類型與信號（Signal）： VHDL擁有豐富的內置數據類型，並支持用戶自定義類型。信號（signal）是VHDL中描述硬件連接的核心概念，我們將詳細講解其特性和賦值行為。 進程（Process）與並發（Concurrency）： VHDL的進程（process）是描述並發執行行為的基本單元。您將學習如何使用進程來建模組閤邏輯和時序邏輯，以及VHDL的並發執行模型。 VHDL的麵嚮綜閤設計： 同樣，本書也將探討VHDL在綜閤過程中的注意事項，幫助您編寫能夠被有效轉化的VHDL代碼。 四、 從代碼到芯片：驗證、綜閤與實現 僅僅編寫齣HDL代碼是遠遠不夠的，將這些代碼轉化為實際可運行的芯片，需要經過一係列復雜的工程流程。本書將為您揭示這一過程的各個關鍵環節： 仿真與驗證（Simulation & Verification）： 驗證是芯片設計中至關重要的一環，它確保瞭設計的正確性。您將學習如何編寫測試平颱（testbench）來模擬您的設計，如何使用激勵（stimuli）來驅動您的設計，以及如何分析仿真結果。我們將介紹多種驗證方法，包括功能驗證、時序驗證以及形式驗證。 邏輯綜閤（Logic Synthesis）： 綜閤工具是將HDL代碼轉化為門級網錶（gate-level netlist）的關鍵。本書將探討綜閤的原理，介紹不同的綜閤策略，以及如何選擇和配置綜閤工具以獲得最佳的硬件實現。 布局與布綫（Placement & Routing）： 在獲得門級網錶後，就需要將其映射到具體的工藝庫（standard cell library）中，並進行物理布局和布綫，最終生成可製造的GDSII文件。雖然本書不直接涉及物理設計工具的使用，但會為您闡述這一流程的重要性以及它與HDL設計之間的關聯。 時序分析（Timing Analysis）： 芯片的性能很大程度上取決於其時序特性。您將瞭解時序約束（timing constraints）的含義，以及如何通過靜態時序分析（STA）來評估和優化設計的時序性能，確保芯片在目標頻率下穩定運行。 五、 掌握設計的脈絡：高級主題與工程實踐 為瞭讓您的設計能力更上一層樓，本書還將觸及一些更高級的主題，並融入豐富的工程實踐經驗： 低功耗設計（Low-Power Design）： 在移動設備和物聯網日益普及的今天，低功耗設計已成為IC設計的重要考量。您將瞭解功耗産生的根源，以及如何通過HDL設計來降低靜態功耗和動態功耗。 異步電路設計（Asynchronous Circuit Design）： 傳統的同步電路依賴於全局時鍾信號，而異步電路則擺脫瞭時鍾的束縛，具有潛在的低功耗、高速度和高容錯性優勢。本書將為您介紹異步設計的基本原理和挑戰。 IP核（Intellectual Property Core）的使用與集成： 在現代SoC（System-on-Chip）設計中，復用現有的IP核是提高設計效率的常用手段。您將學習如何評估和集成第三方IP核，以及如何設計可復用的IP核。 FPGA與ASIC設計流程的差異： FPGA（Field-Programmable Gate Array）和ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）是實現數字集成電路的兩種主要方式。本書將比較兩者的設計流程、優缺點以及適用場景，幫助您根據項目需求做齣明智的選擇。 實際項目案例與設計思想： 理論知識需要通過實踐來鞏固。本書將穿插若乾實際項目案例，從需求分析到最終實現，逐步引導您完成一個完整的數字集成電路設計。通過分析這些案例，您將學習到許多寶貴的工程經驗和設計技巧。 結語 數字集成電路設計是一門融閤瞭計算機科學、電子工程和數學的交叉學科。掌握硬件描述語言，如同掌握瞭一門強大的“造物”語言，能夠讓您將天馬行空的創意轉化為觸手可及的電子産品。本書旨在為您提供一個全麵、深入的學習路徑，從最基礎的邏輯概念，到復雜的係統設計，再到實際的工程流程，我們力求做到麵麵俱到，讓您成為一名閤格的數字集成電路設計師。 踏上這段旅程，您將不僅僅是學習一種工具，更是理解一種思維方式，一種將抽象轉化為具象、將理論應用於實踐的工程智慧。期待您在這個充滿挑戰與機遇的領域，開啓屬於您的數字創新之路。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《Verilog HDL數字集成電路設計原理與應用（第二版）》後，我最大的感受就是它的“實用性”和“前瞻性”。作為一名已經在IC設計領域摸爬滾打瞭幾年的工程師，我深知理論知識的重要性，但更需要的是能夠直接應用到實際工作中的技能。這本書恰恰滿足瞭我的需求。它在講解Verilog語法的基礎上，更深入地探討瞭許多在實際項目開發中至關重要的概念，比如亞穩態處理、時鍾域交叉、低功耗設計技術等，這些都是我在工作中經常會遇到的挑戰。作者在這些方麵的講解非常到位，提供瞭許多實用的技巧和避免陷阱的方法。我尤其欣賞書中關於FPGA和ASIC設計流程的介紹，它不僅講解瞭Verilog語言本身，還闡述瞭如何將Verilog代碼轉化為實際硬件的過程，包括綜閤、布局布綫等關鍵步驟，這對於我理解整個IC設計生態非常有幫助。而且，第二版相對於第一版，在內容上肯定有所更新，能夠反映最新的技術趨勢和行業實踐，這一點對於保持技術競爭力非常重要。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對Verilog的理解有點“知其然不知其所以然”。學瞭很多語法，但總感覺離真正的“設計”還有距離。直到我翻開這本《Verilog HDL數字集成電路設計原理與應用（第二版）》，纔真正體會到“原理”二字的分量。它不僅僅是羅列Verilog的關鍵字和語句，而是深入地剖析瞭數字集成電路的設計思想和實現方法。書中的每一個章節都像是為我打開瞭一扇新的大門，讓我看到瞭Verilog背後所代錶的邏輯和電路。我特彆喜歡它對有限狀態機（FSM）設計原理的講解，以及如何將其轉化為Verilog代碼。這種從概念到實現的清晰脈絡，讓我能夠更好地理解和掌握復雜的設計。而且，它還提供瞭不同類型FSM的比較和選擇依據，這在實際的項目設計中是非常寶貴的指導。我感覺這本書不僅教會瞭我怎麼寫Verilog，更教會瞭我如何去思考，如何去設計一個高效、可靠的數字電路。

評分☆☆☆☆☆

這本《Verilog HDL數字集成電路設計原理與應用（第二版）》真是讓我大開眼界！作為一名正在努力攻剋數字IC設計難題的學生，我感覺自己終於找到瞭救星。以前對Verilog的理解總是停留在模模糊糊的概念層麵，寫起代碼來更是磕磕絆絆，不知道哪裏齣瞭錯。但是這本書，它就像一位經驗豐富的老教授，循序漸進地講解瞭Verilog的語法結構，從最基礎的變量、運算符，到復雜的時序邏輯、狀態機設計，每一個概念都解釋得無比透徹。更讓我驚喜的是，書中的案例非常貼近實際，不僅僅是枯燥的理論，還包含瞭大量的實際電路設計示例，從簡單的加法器、寄存器，到更復雜的FIFO、PLL，都提供瞭清晰的代碼和詳細的解釋。我特彆喜歡它對狀態機設計的講解，之前一直覺得很難掌握，但看瞭這本書後，我能清晰地理解狀態的遷移、輸齣的産生，還能自己嘗試設計一些簡單的狀態機。書中的圖示也畫得非常直觀，幫助我更好地理解電路的結構和信號的流動。我感覺這本書不僅教會瞭我怎麼用Verilog，更教會瞭我怎麼用Verilog去思考和設計。

評分☆☆☆☆☆

當我拿到這本《Verilog HDL數字集成電路設計原理與應用（第二版）》時，就被它豐富的圖示和清晰的章節劃分所吸引。作為一名電子工程專業的學生，我接觸過不少與數字邏輯相關的書籍，但這本書在講解Verilog這門語言時，真正做到瞭“化繁為簡”。它從最基本的數據類型和運算符講起，然後逐步深入到組閤邏輯和時序邏輯的設計。我印象最深刻的是它關於寄存器文件和流水綫設計的部分，作者通過生動的圖示和詳細的代碼注釋，讓我能夠清晰地理解信號在不同時鍾周期內的傳播和狀態的更新。而且，書中還提供瞭許多不同層次的抽象概念，從邏輯門級彆到高層次的行為描述，讓我能夠根據不同的設計需求選擇閤適的建模方式。這本書不僅僅是一本Verilog的語法手冊，更是一本關於數字係統設計方法的實戰指南。我感覺它為我今後的IC設計學習和工作打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編寫風格非常適閤我們這些希望快速掌握Verilog並應用於實際項目的讀者。它不像某些教材那樣冗長而理論化，而是以一種更加直觀和易於理解的方式來呈現內容。從入門級的Verilog語法到復雜的模塊設計，每一步都伴隨著清晰的代碼示例和詳細的邏輯分析。我個人尤其喜歡書中對仿真和時序約束的講解，這部分內容對於確保設計的正確性和性能至關重要，而這本書在這方麵給予瞭非常細緻的指導。我嘗試著跟著書中的例子，在自己的開發環境中進行仿真和調試，發現比以往更加得心應手。很多我之前在項目中遇到的時序問題，在看瞭書中相關的章節後，都有瞭豁然開朗的感覺。而且，它還涉及瞭一些關於驗證方法學的初步介紹，這對於提高代碼的可維護性和設計的魯棒性非常有價值。總體來說，這本書是學習Verilog和數字IC設計的絕佳參考，既有深度又不失廣度。

評分☆☆☆☆☆

這本書不錯，好學，易懂

評分☆☆☆☆☆

這本書不錯，好學，易懂

評分☆☆☆☆☆

好東西～

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

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