Verilog传奇——从电路出发的HDL代码设计 9787121298448 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吴涛 著

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• Verilog
• HDL
• 数字电路
• 电路设计
• 硬件设计
• 可编程逻辑器件
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• 电子工程
• 通信工程

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121298448

商品编码：29646876927

包装：平装

出版时间：2016-09-01

基本信息

书名:Verilog传奇——从电路出发的HDL代码设计

：79.00元

售价：57.7元,便宜21.3元,折扣73

作者:吴涛

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-09-01

ISBN：9787121298448

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

一直寻觅可以写这种风格和传播技术之道的作者，直到遇到吴涛博士。这连续创作和出版的两本书虽然对作者来说可能源于厚积薄发而信手拈来，一气呵成，但在其他人身上则是不可能实现的。本书兼具幽默的传达方式、合理的知识框架，也许会让入门菜鸟甚至行业内有经验者有醍醐灌顶的感觉。

内容提要

电路图是代码的基础，代码是电路图的描述，这是数字逻辑系统设计的基本思路。本书正是遵循这种思路，从电路出发系统地介绍了Verilog语言的知识。本书以通俗幽默的语言介绍了Verilog语言的基础知识以及对应的电路设计技巧，其中重点强调了“看图（电路图）说话（写Verilog代码）”的思想。除了基本知识、可综合语句、仿真验证外，还讲解了复杂系统设计方法，介绍了3种不同算法的DDS系统的设计。通过阅读本书，读者可以熟练、全面地掌握针对工程实践的Verilog语言的知识，并且了解了系统算法与定点化、系统结构与电路设计等概念。在今后的工程实践中，这些对于一个合格的数字逻辑设计工程师而言，都是必须掌握的知识。

目录

目 录
忍者学校篇
章 基础知识2
加和尚说技术发展 穆金仙谈语言演变
Verilog语言发展及其主要特点5
守规并非实际迂腐 按部方为真正捷径
ASIC与FPGA的开发流程13
高速率信号要完整 门阵列时序可约束
FPGA的时序约束21
打胜仗未雨需绸缪 做设计把握到细节
FPGA结构与面向FPGA的设计30
语言设计两面全能 初学乍练一头雾水
Verilog语言的可综合性38
第二章 语言层次47
翻译标准穆子得意 胡说层次加菲犯难
标准内容与逻辑层次50
跳出行为天地宽 广面试之前必读此节
非RTL级的Verilog简介57
脚踏阴阳以生四象 内存数值而出格式
常量与表达式63
出生命名自有准则 千丝万缕布尔逻辑
变量类型71
工程步骤自顶向下 逻辑设计模块连接
模块设计与连接77
下忍者篇
第三章 组合操作88
科学思维三段推理 数字电路逻辑运算
逻辑运算92
四则运算正负整数 可否综合加减乘除
算术运算99
适应环境多种选择 分支导航关系比较
关系操作107
关关雎鸠辗转反侧 位位比特拼接扩展
位拼接与选取113
前途歧路会看地图 系统分支选择操作
“ :”选择操作122
第四章 还是组合131
默默潜伏不求正名 时时准备立即响应
组合逻辑：reg与always134
条件面前戏说假如 真情实感泪唱如果
选择语句143
数座“伊夫”管理困难 多个数值讨论“案例”
多选语句151
沙弥听讲迷途知返 老道说书指点迷津
组合逻辑综合160
中忍者篇
第五章 时序逻辑167
两个活宝锁存触发 一对兄弟电平边沿
触发器与时序逻辑171
积香厨中穆子做面 集电芯内触发联串
D触发器链181
包袱重压蜗牛行路 轻装分担马蹄飞奔
时序与组合逻辑融合192
独木成林难于登天 兄弟协力分进合击
并行化设计模式204
天下大事欲速不达 建功立业集腋成裘
流水线设计模式214
工作不满老板发怒 一人多用调度得当
时分复用设计模式231
第六章 工程话题241
系统复位无上法宝 片外按键初级输入
按键与复位244
语言有限移位受限 智力无边位数可变
可变移位宽度的移位操作255
数字逻辑状态一统 数学抽象模型两种
有限状态机及其代码262
多个时钟滴滴答答 几种隔离分分合合
多时钟系统275
重复工作令人烦恼循环描述可能综合
循环控制282
上忍者篇
第七章 灵活模块291
辟邪驱鬼书宝尉迟 复杂计算任务函数
函数与任务294
统一环境统一定义 一起修改一起作用
宏定义与宏判断303
结构一致小节差异 书写单次参数细化
参数310

学习方法模式总结 代码简练生成有道
生成块319
综合知识核心设计 数字分频牛刀小试
数字分频器核的设计333
第八章 电路之外334
行为涉及红花两朵 电路验证各有不同
与电路无关的HDL347
继承而来功能丰富 范围广泛应用谨慎
编译指令356
仿真亦需输入输出 语言也有任务函数
系统任务与函数364
武林高手也要吃饭 强设计必须测试
测量向量与激励374
对外联络语言接口 勾选交通句柄函数
与其他语言/系统借口简介383
火影篇
第九章 综合例子391
脉冲时钟时时震荡 正弦信号刻刻查表
DDS及其基于ROM查找表的实现394
截弓为弦祖子得率 化曲作线比丘成功
基于折线拟合的DDS实现407
胡旋不停逐步逼近 位宽延长内外有别
基于CORDIC的DDS实现421

常用Verilog关键词的逻辑归类431

代码风格与规则434

有关开发与仿真环境的资料438

作者介绍

从事过关于W-CDMA的FPGA IP core设计工作，也完成过W-CDMA和TDS-CDMA的接收机理论研究和链路仿真，及无线通信的系统设计和标准设计工作。目前，有100多个已经授权的发明，也是某个通信行业标准文件的作者，还有的思想被写入3GPP的协议。作者在某电子信类专业论坛上享有一定知名度，以文风幽默，谈古论今，故事性讲解擅长。

文摘

序言

《Verilog传奇：从电路出发的HDL代码设计》 一、 概述：精通数字逻辑设计的利器，助您构建高性能Verilog系统 在日新月异的电子设计领域，硬件描述语言（HDL）是实现复杂数字逻辑电路设计和验证的核心工具。其中，Verilog以其强大灵活的表达能力和广泛的应用场景，成为业界事实上的标准。本书《Verilog传奇：从电路出发的HDL代码设计》正是为渴望深入掌握Verilog精髓、提升数字逻辑设计能力的读者量身打造的权威指南。它不仅仅是一本技术手册，更是一次系统性的学习之旅，旨在带领读者从最基础的数字电路原理出发，逐步构建起对Verilog语言的深刻理解，并最终能够设计出高效、可靠、高性能的数字系统。 本书的独特之处在于其“从电路出发”的设计理念。我们坚信，真正精通HDL代码设计，离不开对底层数字电路工作原理的透彻理解。因此，本书内容紧密围绕着数字电路的实现方式，将Verilog代码的编写与实际的逻辑门、触发器、状态机等硬件结构紧密结合。读者在学习Verilog语法和结构的同时，将同步掌握其对应的硬件实现，从而形成“所写即所得，所见即所得”的直观感受，极大地降低了学习门槛，提高了学习效率。 无论是初涉数字设计的学生，还是寻求技术进阶的工程师，本书都将为您提供宝贵的知识财富。我们从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）开始，逐步深入到组合逻辑和时序逻辑的设计，再到更加复杂的有限状态机（FSM）、流水线结构、存储器接口以及常见的IP核（如FIFO, RAM, ROM等）的设计与应用。本书的每一章节都精心设计，力求做到理论与实践相结合，通过大量的实例分析和代码示例，帮助读者将抽象的概念转化为具体的设计实践。 二、 内容深度解析：循序渐进，构建扎实的Verilog设计能力 本书的内容编排遵循“由浅入深，由点到面”的原则，确保读者能够系统、全面地掌握Verilog的设计精髓。 第一部分：Verilog基础与数字电路的“前世今生” 数字电路基石的重温： 在正式进入Verilog的世界之前，本书将首先回顾数字逻辑设计的基础知识，包括二进制、逻辑运算、基本逻辑门电路（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的原理和真值表。这部分内容旨在为读者打下坚实的理论基础，确保即使是初学者也能快速跟上。 Verilog的诞生与设计流程： 介绍Verilog语言的历史背景、设计流程（编写HDL代码、综合、仿真、布局布线、时序分析等）以及其在现代数字IC设计中的关键作用。 Verilog的基本语法与数据类型： 深入讲解Verilog的基本语法，包括模块（module）、端口（port）、信号（wire, reg）、参数（parameter）、赋值语句（assign, always）、运算符等。同时，详细介绍Verilog的数据类型，如bit、logic、integer、time等，以及它们在实际设计中的应用场景。 行为级建模： 重点讲解使用`always`块进行行为级建模，包括时序逻辑（always @(posedge clk)）和组合逻辑（always @()）的设计。通过丰富的实例，演示如何使用Verilog代码描述触发器、寄存器、计数器、加法器、减法器等基本数字电路。 第二部分：组合逻辑与时序逻辑设计的精细化 组合逻辑电路的设计： 逻辑门级建模： 演示如何直接用Verilog描述门级结构，加深对代码与电路对应关系的理解。 数据流建模： 学习使用`assign`语句进行数据流建模，实现复杂的组合逻辑功能，如多路选择器（multiplexer）、译码器（decoder）、编码器（encoder）、加法器（adder）、比较器（comparator）等。 状态机（FSM）基础： 引入有限状态机的概念，解释其在序列信号处理、控制逻辑设计中的重要性。 时序逻辑电路的设计： 触发器与寄存器： 详细讲解D触发器、JK触发器、T触发器等基本时序单元的Verilog描述，以及如何构建寄存器文件（register file）和移位寄存器（shift register）。 计数器： 设计同步/异步计数器、可预置计数器、可加减计数器等。 移位寄存器： 设计串入串出（SIPO）、串入并出（SIPO）、并入串出（PISO）、并入并出（PIPO）等不同类型的移位寄存器。 时钟域与时序约束： 强调时钟在数字系统中的核心地位，讲解时钟周期的概念，以及时序违例（setup time, hold time）的产生原因和避免方法。 第三部分：复杂结构与高级设计技巧 有限状态机（FSM）的深入设计： 状态机的分类： 讲解Mealy型和Moore型状态机的区别及其Verilog实现。 状态机的编码： 讨论二进制编码、格雷码编码、独热码编码等不同编码方式对硬件实现和功耗的影响。 复杂状态机的设计实例： 通过实际案例，如交通灯控制器、通信协议解析器、数据序列检测器等，展示如何设计和验证复杂的状态机。 流水线（Pipeline）技术： 流水线原理与优势： 解释流水线技术如何提高电路的吞吐量，降低时钟周期。 流水线结构的设计： 演示如何将复杂计算过程分解为多个阶段，并使用寄存器进行级联，实现流水线处理。 流水线设计的挑战： 分析流水线中的数据冒险、控制冒险等问题，并提出相应的解决方案。 存储器接口与控制器设计： RAM与ROM的Verilog接口： 学习如何设计与单端口RAM、双端口RAM、ROM等存储器进行读写操作的接口逻辑。 FIFO（先进先出）队列设计： 详细讲解异步FIFO和同步FIFO的设计原理，包括读写指针、空/满状态判断等关键逻辑。 SDRAM/DDR接口基础： 介绍与外部高速存储器（如SDRAM, DDR）交互的基本接口协议和设计要点（虽然不深入到具体控制器的复杂细节，但提供理解其接口设计的入口）。 常见IP核的设计与集成： UART（通用异步收发器）： 设计串行通信的基本模块，实现数据的发送和接收。 SPI（串行外设接口）： 设计与外设进行高速串行通信的控制器。 I2C（集成电路互联）总线接口： 设计与多个设备进行串行通信的主/从接口。 其他常用IP核： 简要介绍定时器、PWM（脉冲宽度调制）等常见IP核的设计思想。 Verilog代码的优化与时序驱动设计： 综合优化： 讲解如何编写易于综合的Verilog代码，避免综合工具的误解，提高综合结果的效率。 时序约束与分析： 深入理解时序约束（clock period, input/output delay等）在FPGA/ASIC设计流程中的作用，以及如何利用时序分析工具指导设计优化。 功耗优化： 介绍减少Verilog代码功耗的设计技巧，如时钟门控、状态编码优化等。 第四部分：验证与调试的艺术 仿真器入门与激励生成： 介绍常用的Verilog仿真工具（如ModelSim, VCS, QuestaSim等），并讲解如何编写测试平台（testbench）来激励被测模块（DUT - Design Under Test）。 验证策略与方法： 讨论功能覆盖率、代码覆盖率等验证概念，以及如何制定有效的验证计划。 波形分析与调试技巧： 学习如何阅读仿真波形，分析设计中的错误，并掌握高效的调试技巧。 断言（Assertions）的应用： 介绍SystemVerilog中强大的断言机制，用于在仿真过程中实时检查设计属性，提高验证的效率和准确性。 三、 目标读者与学习收益 本书的目标读者群体非常广泛，涵盖了从初学者到资深工程师的各个层次： 电子工程、计算机科学等专业的学生： 为您提供扎实的数字逻辑设计理论和Verilog实践基础，助您在学习和未来的职业生涯中脱颖而出。 初入数字IC设计行业的工程师： 快速掌握Verilog语言及其在实际设计中的应用，为您顺利开展工作提供坚实的支撑。 有一定Verilog基础，希望提升设计能力的工程师： 深入理解Verilog的高级特性和设计技巧，掌握复杂逻辑的设计方法，提升代码质量和设计效率。 FPGA/ASIC硬件工程师： 巩固和深化对Verilog的理解，掌握更优化的设计方法，解决实际项目中的技术难题。 对数字电路和硬件设计感兴趣的爱好者： 通过本书的学习，开启您的数字设计之旅，亲手构建属于自己的硬件系统。 学习本书，您将获得： 深刻理解Verilog语言与数字电路的内在联系： 将抽象的Verilog代码与具体的硬件结构融会贯通，实现“所写即所得”。 掌握设计各种数字逻辑电路的核心技能： 从基础的逻辑门到复杂的流水线和IP核，都能游刃有余。 提升Verilog代码质量与设计效率： 学习代码优化技巧，编写出易于综合、高效且低功耗的Verilog代码。 掌握数字系统设计的完整流程： 了解从需求分析到最终验证的整个设计周期。 培养独立解决数字设计问题的能力： 通过大量的实例分析和实践，积累宝贵的工程经验。 为进一步深入学习FPGA/ASIC设计打下坚实基础： 为您探索更高级的设计方法和技术（如SystemVerilog、UVM等）铺平道路。 四、 结语：开启您的Verilog传奇之旅 《Verilog传奇：从电路出发的HDL代码设计》不仅仅是一本书，它更是一座桥梁，连接着您对数字世界的理解和实现。我们相信，通过对本书内容的深入学习和实践，您将能够自信地驾驭Verilog这门强大的语言，设计出令人惊叹的数字系统，并在电子设计领域书写属于自己的“Verilog传奇”。现在，就请翻开本书，与我们一同踏上这场精彩纷呈的数字设计探索之旅吧！

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本关于数字逻辑设计的书，就被它那种深入骨髓的务实精神所吸引。作者似乎完全摈弃了那些空中楼阁般的理论堆砌，而是像一位经验丰富的老木匠，手把手教你如何将一块块未经雕琢的木料（也就是最基本的逻辑门）打磨成精美的家具（复杂的数字电路）。书中的叙述逻辑极其清晰，从最基础的布尔代数和逻辑门开始，稳扎稳打地构建起整个数字系统的认知框架。这种“从零开始”的叙述方式，对于我这种刚接触硬件描述语言（HDL）的新手来说，简直是雪中送炭。它没有急于展示那些花哨的高级抽象，而是把底层硬件的运行机制剖析得淋漓尽致，让人清楚地明白，代码最终是如何转化为物理上的晶体管开关动作的。读完前几章，我感觉自己对“并行性”和“时序逻辑”的理解，一下子从模糊的概念变成了可以清晰勾勒的物理模型，这对于后续学习更复杂的架构设计打下了极其坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我必须强调这本书的“动手感”。很多技术书籍读起来干巴巴的，但这本书的配套实践性极强。它不仅仅是理论的陈述，更是对工程实践流程的忠实记录。从模块级的设计到系统级的集成，每一个关键步骤都配有详实的伪代码或直接的HDL示例，而且这些示例往往不是孤立的，而是相互关联，共同构成一个完整的、可验证的系统模型。例如，当讲解流水线（Pipelining）时，书中不仅展示了如何划分阶段，更深入地探讨了如何处理数据依赖和控制依赖，以及如何在仿真中验证流水线是否能达到预期的吞吐量。这种强烈的沉浸式学习体验，使得学习过程中的挫败感大大降低，每完成一个小模块的验证，都会带来巨大的成就感，让人迫不及待地想将所学应用于更宏大的设计中去。

评分☆☆☆☆☆

对于一个已经有一些Verilog经验的人来说，这本书的价值体现在其对“设计范式”的深刻剖析上。以往我更关注于功能的实现，追求的是快速出结果。然而，随着项目复杂度的提升，代码的可读性、可维护性以及可重用性成为了瓶颈。这本书的后半部分，似乎专门针对这种“中年危机”进行了靶向治疗。它没有停留在简单的模块组合，而是探讨了如何构建健壮的测试平台（Testbench），如何利用参数化设计（Generics/Parameters）来适应不同规格的需求，以及如何处理跨时钟域（CDC）这种业界公认的“老大难”问题。作者对异步信号处理的论述尤为精彩，清晰地区分了同步器、握手协议等不同策略的应用场景，并详细阐述了每种方案背后的权衡利弊。阅读这些章节，就像是获得了一份来自资深架构师的备忘录，避免了许多我在实际工作中走过的弯路。

评分☆☆☆☆☆

从排版和整体的阅读体验来看，这本书也展现出了极高的专业水准。用词精准，逻辑跳转自然流畅，避免了许多中文技术书籍中常见的晦涩难懂和翻译腔。更难能可贵的是，它在保持技术深度的同时，似乎始终记得读者可能面临的困惑。它不会一味地炫耀高深的技巧，而是在关键概念处进行必要的铺垫和类比，确保知识的传递是渐进且有效的。特别是对于那些希望从软件编程背景转向硬件描述的工程师而言，这本书提供了一个极其友好的“心理过渡区”，让你能够以一种更贴近硬件思维的方式去理解指令的执行，而不是仅仅将其视为另一种编程语言的语法。总而言之，这是一本能让人从“知道怎么写”升级到“理解为什么要这么写”的宝贵资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的精妙之处，在于它成功地架起了“电路理论”与“实际编码”之间的桥梁。很多教材往往将两者割裂开来，导致我们写出的Verilog代码，即便仿真通过，心里也打鼓——这玩意儿在真实芯片上到底会怎么跑？但此书显然注意到了这一点。它在介绍寄存器、有限状态机（FSM）等核心概念时，总是先从实际的时序电路图入手，分析其建立时间、保持时间、毛刺（Glitch）等问题，然后再自然地引出如何用HDL来描述和约束这些物理特性。这种反向工程式的讲解，让我对“综合”（Synthesis）过程有了全新的认识。我开始真正理解，为什么某些看似等效的写法会导致截然不同的资源消耗和性能表现。它教会我的不是如何写出“能跑的”代码，而是如何写出“高效且可预测的”硬件代码，这简直是专业工程师必备的素养，书中的案例无不体现着对性能与面积的精细考量。