FPGA設計 張義和 9787030376039 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張義和 著

圖書標籤:

• FPGA
• 數字電路
• Verilog
• VHDL
• 可編程邏輯
• 硬件設計
• 電子工程
• 通信工程
• 嵌入式係統
• 張義和

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030376039

商品編碼：29512561905

包裝：平裝

齣版時間：2013-07-01

基本信息

書名：FPGA設計

定價：52.00元

作者：張義和

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2013-07-01

ISBN：9787030376039

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：12k

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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Altium Designer所提供的電路原理圖繪圖功能（簡稱電路繪圖），一直都是群雄，它提供各種電路圖結構的設計，包括單張式電路圖、平坦式電路圖、階層式電路圖，以及高效能的重復階層式電路圖，等等。
《FPGA設計》的主要目的是探討FPGA設計，包括以VHDL為主的數字邏輯基礎能力訓練與應用技巧，並搭配NanoBoard 3000進行係統設計。
《FPGA設計》內容豐富、結構閤理、圖文並茂、語言清晰。適閤各大中型院校電工、電子、自動化及相關專業師生參考閱讀，同時適閤作為電路設計工程師的參考用書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《現代數字係統設計原理與實踐》 圖書簡介 在當今信息技術飛速發展的時代，數字係統設計作為支撐半導體産業、通信係統、人工智能等前沿領域的核心技術，其重要性不言而喻。從嵌入式設備到高性能計算，從通信網絡到物聯網，無處不閃耀著數字係統設計的智慧。本書旨在為讀者提供一個全麵、深入、係統性的現代數字係統設計知識體係，涵蓋瞭從基礎理論到高級應用，從硬件描述語言到實際項目實現的各個環節。我們力求通過理論與實踐相結閤的方式，引導讀者掌握數字係統設計的核心理念、關鍵技術和工程方法，為他們在相關領域的發展奠定堅實的基礎。 第一部分：數字係統設計基礎 本部分將帶領讀者迴顧並夯實數字係統設計最基本、最核心的理論知識，為後續更復雜的學習打下堅實的基礎。 數字電路基礎迴顧： 我們將從最基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）開始，介紹組閤邏輯和時序邏輯電路的基本概念。讀者將深入理解布爾代數、卡諾圖化簡、真值錶等設計工具的應用，掌握如何將現實世界的邏輯需求轉化為數字電路的實現。在此基礎上，我們將詳細講解觸發器（D觸發器、JK觸發器、T觸發器、RS觸發器）、寄存器、計數器、移位寄存器等時序邏輯元件的工作原理、特性以及在實際電路中的應用。此外，還會涉及多路選擇器（Multiplexer）、譯碼器（Decoder）、編碼器（Encoder）、加法器、減法器等基本組閤邏輯模塊的設計與分析。 數製與編碼： 深入探討二進製、十進製、十六進製等常用數製之間的轉換，理解它們在數字係統中的錶達方式。重點講解各種編碼格式，包括BCD碼、格雷碼、ASCII碼、Unicode等，並分析它們的優缺點及適用場景。特彆會涉及帶符號數的錶示方法，如原碼、反碼、補碼，理解其在算術運算中的重要性。 邏輯電平與時序分析： 介紹數字電路中的邏輯電平概念（高電平、低電平、不確定電平），以及不同邏輯係列（如TTL、CMOS）的特點和選擇依據。深入講解數字係統中的時序問題，包括建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）、時鍾周期（Clock Period）、時鍾頻率（Clock Frequency）、時鍾抖動（Clock Jitter）等關鍵時序參數，以及如何進行時序約束和時序分析，確保數字係統在動態運行中的穩定性和正確性。 第二部分：硬件描述語言（HDL）與綜閤 硬件描述語言是現代數字係統設計的核心工具，本部分將係統介紹最主流的HDL語言——Verilog HDL，並講解如何將其轉化為實際的硬件電路。 Verilog HDL入門： 從Verilog HDL的基本語法開始，包括模塊（module）、端口（port）、信號（wire, reg）、賦值語句（assign, always）、運算符等。讀者將學習如何用Verilog HDL描述組閤邏輯和時序邏輯電路，理解行為級建模、數據流建模和結構級建模的不同風格，並掌握如何使用有限狀態機（FSM）模型來設計復雜的控製器。 Verilog HDL進階： 深入講解Verilog HDL的高級特性，如參數化模塊（parameter）、生成語句（generate）、任務（task）和函數（function）、文件I/O、係統任務等。重點講解如何有效地組織Verilog代碼，提高代碼的可讀性、可維護性和重用性。介紹如何進行模塊實例化和層次化設計，構建大型復雜係統。 行為級建模與綜閤： 詳細闡述行為級建模（Behavioral Modeling）的概念，以及如何利用Verilog HDL的always塊和case語句等描述電路的行為。重點講解綜閤（Synthesis）的概念，即HDL代碼到門級網錶的轉換過程。介紹綜閤工具的基本原理和約束文件的作用，包括時序約束（Timing Constraints）和麵積約束（Area Constraints），以及如何通過優化HDL代碼和調整綜閤選項來獲得符閤設計要求的門級網錶。 時序邏輯與狀態機設計： 重點講解如何利用Verilog HDL設計和實現同步時序邏輯和異步時序邏輯。深入分析有限狀態機（FSM）的設計方法，包括Mealy型和Moore型狀態機的區彆與聯係，以及如何通過狀態轉移圖（State Transition Diagram）和狀態錶（State Table）來清晰地錶達設計意圖。演示如何用Verilog HDL高效地編碼FSM，並討論狀態編碼的優化技巧，以減小狀態機的硬件麵積和提高運行速度。 第三部分：FPGA設計流程與實現 FPGA（Field-Programmable Gate Array）作為一種高度靈活的數字集成電路，為快速原型驗證和産品開發提供瞭強大的平颱。本部分將聚焦FPGA的設計流程，帶領讀者完成一個完整的FPGA項目。 FPGA架構與技術： 介紹FPGA的基本架構，包括可編程邏輯塊（CLB/LE）、可編程互連綫（Programmable Interconnect）、輸入/輸齣塊（IOB）以及其他專用資源（如DSP Slice, Block RAM）。講解不同FPGA廠商（如Xilinx, Intel Altera）的産品係列和特點，幫助讀者理解FPGA的硬件實現機製。 FPGA開發流程： 詳細描述FPGA設計的典型流程，包括： 需求分析與規格定義： 如何將係統需求轉化為硬件規格。 HDL代碼編寫： 基於Verilog HDL或VHDL編寫設計模塊。 功能仿真（Functional Simulation）： 使用仿真工具驗證HDL代碼的功能正確性，重點講解測試平颱的構建和仿真波形分析。 綜閤（Synthesis）： 將HDL代碼轉換為門級網錶，並進行初步的時序和麵積優化。 實現（Implementation）： 包括布局（Placement）和布綫（Routing），將門級網錶映射到FPGA的物理資源上。 靜態時序分析（Static Timing Analysis, STA）： 驗證設計的時序是否滿足要求，分析關鍵路徑。 下載與硬件調試： 將生成的比特流文件下載到FPGA開發闆，並進行硬件調試，使用邏輯分析儀等工具。 FPGA綜閤與約束： 深入講解FPGA綜閤過程中的關鍵技術，包括邏輯優化、寄存器復製、時鍾域交叉處理等。重點介紹時序約束文件的編寫，包括時鍾定義（create_clock）、輸入輸齣延遲約束（set_input_delay, set_output_delay）、僞路徑約束（set_false_path）等，以及如何根據時序報告（Timing Report）分析和優化設計。 FPGA布局與布綫： 解釋布局（Placement）和布綫（Routing）過程對設計性能的影響。介紹常見的布局布綫策略，以及如何通過約束文件（如時序約束、區域約束）來指導布局布綫過程，以達到優化時序、降低功耗等目標。 FPGA功耗與可靠性設計： 探討FPGA功耗的來源及其優化方法，包括時鍾門控、並行操作的優化、資源利用率的考慮等。簡要介紹FPGA設計的可靠性問題，如時鍾域交叉（Clock Domain Crossing, CDC）的處理，以及數據采集和狀態機設計的魯棒性。 第四部分：高級數字係統設計主題 本部分將深入探討一些在現代數字係統設計中越來越重要的先進主題，為讀者提供更廣闊的視野和更深入的理解。 時鍾管理與PLL/MMCM： 深入講解FPGA內部的時鍾樹結構，以及如何設計高效的時鍾網絡。詳細介紹鎖相環（PLL）和混閤模式時鍾管理器（MMCM）的工作原理和配置方法，如何利用它們生成多個頻率、相位可調的時鍾信號，以及如何進行時鍾域交叉（CDC）的處理，確保不同時鍾域之間數據傳輸的正確性。 片上調試（On-Chip Debugging）與ILA/VIO： 介紹FPGA設計中常用的片上調試工具，如Xilinx的ILA（Integrated Logic Analyzer）和Intel Altera的SignalTap II。講解如何將這些工具集成到設計中，用於實時監控FPGA內部信號的狀態，幫助快速定位和解決硬件問題，是硬件調試不可或缺的利器。 AXI總綫協議與IP核集成： 介紹ARM AMBA AXI（Advanced eXtensible Interface）總綫協議，這是現代SoC（System-on-Chip）設計中廣泛使用的標準接口協議。講解AXI的寫通道、讀通道、握手信號以及不同類型（AXI4, AXI4-Lite, AXI-Stream）的特點。演示如何使用AXI總綫連接不同的IP核（如處理器、存儲控製器、外設接口），實現模塊化和標準化的係統設計。 低功耗設計技術： 隨著移動和嵌入式設備的普及，低功耗設計成為重要的考量因素。本部分將介紹多種FPGA低功耗設計技術，包括時鍾門控（Clock Gating）、動態電壓與頻率調整（DVFS）、低功耗模式（如Sleep Mode）的應用，以及如何通過硬件設計優化來降低靜態功耗和動態功耗。 異步電路設計基礎（可選）： 簡要介紹異步電路的概念，即不依賴於全局時鍾信號的電路設計。探討異步設計的優勢（如潛在的性能提升、低功耗、抗串擾能力）和挑戰（如設計復雜度、驗證難度）。為有興趣深入研究的讀者提供一個初步的瞭解。 現代數字係統設計的趨勢與展望： 展望未來數字係統設計的趨勢，如RISC-V架構的應用、AI硬件加速器的設計、異構計算平颱的構建、以及與軟件協同設計的深化等。鼓勵讀者保持學習熱情，關注行業發展動態。 實踐導嚮與項目驅動 本書的另一個顯著特點是強調實踐。每一章節都將配有豐富的代碼示例，涵蓋多種典型的數字邏輯設計場景。此外，本書將引導讀者完成若乾個具有代錶性的FPGA項目，例如： 簡單的GPIO控製器設計 UART串行通信接口實現 SPI/I2C總綫通信模塊 簡單的視頻信號處理模塊 基於FPGA的數碼管顯示控製器 通過這些實踐項目，讀者將能夠將所學理論知識融會貫通，熟練掌握FPGA的設計流程，並具備獨立完成數字係統設計項目的能力。 目標讀者 本書適閤於電子工程、計算機科學、自動化等相關專業的本科生、研究生，也適用於從事數字電路設計、FPGA開發、嵌入式係統設計的工程師，以及對數字係統設計感興趣的業餘愛好者。 總結 《現代數字係統設計原理與實踐》是一本集理論深度、實踐廣度於一體的數字係統設計專著。我們希望通過本書，能夠激發讀者對數字係統設計的興趣，引導他們掌握核心技術，並在不斷發展的電子信息領域中，能夠設計齣更強大、更高效、更智能的數字係統。

評分☆☆☆☆☆

手上這本《FPGA設計》，張義和著，書號9787030376039，是一本我期盼已久的關於FPGA理論與實踐結閤的書籍。我一直認為，FPGA的設計不僅僅是簡單的邏輯門堆砌，更是一種係統級的工程思考。我對書中對於FPGA的宏觀設計理念和架構設計方法論抱有很大的期待。尤其關注那些能夠指導我們進行模塊化設計、層次化設計，以及如何有效地管理和復用IP核的內容。在實際項目中，我們經常會遇到性能瓶頸和功耗超標的問題，我希望能從這本書中找到解決這些難題的有效思路和方法。書中如果能包含一些關於FPGA設計流程中的常見陷阱和規避策略，或者是一些關於設計優化的高級技巧，那將是極大的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

最近在書店偶然看到瞭張義和老師的《FPGA設計》，書號是9787030376039。作為一個對嵌入式係統充滿熱情的愛好者，我一直希望能夠深入瞭解FPGA在嵌入式開發中的應用。我希望這本書能夠從基礎概念講起，逐步深入到FPGA的開發流程和實際應用。我尤其期待書中能夠講解如何利用FPGA實現自定義的硬件加速器，從而提升嵌入式係統的性能，或者如何將FPGA與其他處理器（如ARM）協同工作，構建更強大的嵌入式平颱。對於一些實際的開發闆和配套工具鏈，如果書中能夠提供一些入門級的指導，或者是一些典型案例的實現過程，那對我來說將非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

我剛入手瞭《FPGA設計》這本書，張義和老師的作品，書號是9787030376039。作為一名在電子工程領域摸爬滾打多年的工程師，我深知FPGA在現代電子係統中的核心地位。雖然我接觸FPGA已經有些年頭，但總感覺在某些方麵，特彆是底層原理和高級設計方法論上，仍有提升的空間。這本書的齣現，讓我看到瞭一個係統性梳理和深化理解的機會。我特彆關注書中對於FPGA架構的深入剖析，瞭解不同FPGA芯片內部邏輯單元、布綫資源以及時鍾管理機製的設計理念，對於優化設計至關重要。此外，我也很期待書中對不同高級綜閤工具的使用技巧進行詳細介紹，尤其是在處理復雜邏輯和優化性能方麵，能夠有一些獨到的見解和實用的建議。對於一些抽象的理論概念，如狀態機設計、流水綫技術、並行處理等，如果書中能夠提供生動形象的比喻和實際的代碼示例，相信會極大地幫助我們這些有一定基礎但仍需精進的讀者。

評分☆☆☆☆☆

最近看到一本關於FPGA設計的書，書名是《FPGA設計》，作者是張義和，ISBN號是9787030376039。作為一個對FPGA領域充滿好奇的學習者，這本書的齣現無疑是一場及時雨。我一直對數字邏輯電路和硬件描述語言有著濃厚的興趣，但總感覺理論知識與實際應用之間似乎隔著一道鴻溝，難以跨越。市麵上關於FPGA的書籍琳琅滿目，但很多要麼過於理論化，要麼過於偏重某個特定廠商的工具鏈，讓初學者望而卻步。張義和老師的這本書，從書名和作者的聲譽來看，我預感它可能會提供一種更加係統、更加貼近實際的講解方式。我尤其期待書中能夠詳細闡述FPGA的設計流程，包括從需求分析、係統設計、RTL編碼、仿真驗證到綜閤、布局布綫以及最終的時序分析等關鍵環節。如果書中能夠結閤一些經典的FPGA應用案例，例如信號處理、通信接口或者嵌入式係統等，那將極大地加深我對FPGA應用潛力的認識，也能幫助我更好地將理論知識轉化為解決實際問題的能力。我希望能從這本書中學習到如何編寫高效、可讀性強的HDL代碼，以及如何有效地進行仿真和調試，這些都是FPGA設計中至關重要的技能。

評分☆☆☆☆☆

最近淘到一本《FPGA設計》，作者張義和，ISBN 9787030376039。作為一名在校的計算機科學專業的學生，我對FPGA的硬件加速能力一直非常著迷。我瞭解到FPGA能夠實現高度並行化的計算，這在很多領域，比如圖像處理、機器學習以及高性能計算等方麵，都展現齣巨大的優勢。我希望通過閱讀這本書，能夠更深入地理解FPGA的基本原理，掌握Verilog或VHDL語言進行邏輯設計的技巧，並且能夠理解FPGA的開發流程。尤其希望書中能夠講解如何將算法轉化為硬件實現，以及如何進行有效的仿真和驗證，從而保證設計齣來的硬件邏輯能夠正確高效地工作。我渴望學習到一些關於FPGA功耗優化、時序約束和時序收斂方麵的知識，這對於設計齣性能優越且功耗閤理的FPGA係統至關重要。