Verilog傳奇——從電路齣發的HDL代碼設計 9787121298448 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳濤 著

圖書標籤:

• Verilog
• HDL
• 數字電路
• 電路設計
• 硬件設計
• 可編程邏輯器件
• FPGA
• EDA
• 電子工程
• 通信工程

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121298448

商品編碼：29646876927

包裝：平裝

齣版時間：2016-09-01

基本信息

書名:Verilog傳奇——從電路齣發的HDL代碼設計

：79.00元

售價：57.7元,便宜21.3元,摺扣73

作者:吳濤

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-09-01

ISBN：9787121298448

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

一直尋覓可以寫這種風格和傳播技術之道的作者，直到遇到吳濤博士。這連續創作和齣版的兩本書雖然對作者來說可能源於厚積薄發而信手拈來，一氣嗬成，但在其他人身上則是不可能實現的。本書兼具幽默的傳達方式、閤理的知識框架，也許會讓入門菜鳥甚至行業內有經驗者有醍醐灌頂的感覺。

內容提要

電路圖是代碼的基礎，代碼是電路圖的描述，這是數字邏輯係統設計的基本思路。本書正是遵循這種思路，從電路齣發係統地介紹瞭Verilog語言的知識。本書以通俗幽默的語言介紹瞭Verilog語言的基礎知識以及對應的電路設計技巧，其中重點強調瞭“看圖（電路圖）說話（寫Verilog代碼）”的思想。除瞭基本知識、可綜閤語句、仿真驗證外，還講解瞭復雜係統設計方法，介紹瞭3種不同算法的DDS係統的設計。通過閱讀本書，讀者可以熟練、全麵地掌握針對工程實踐的Verilog語言的知識，並且瞭解瞭係統算法與定點化、係統結構與電路設計等概念。在今後的工程實踐中，這些對於一個閤格的數字邏輯設計工程師而言，都是必須掌握的知識。

目錄

目 錄
忍者學校篇
章 基礎知識2
加和尚說技術發展 穆金仙談語言演變
Verilog語言發展及其主要特點5
守規並非實際迂腐 按部方為真正捷徑
ASIC與FPGA的開發流程13
高速率信號要完整 門陣列時序可約束
FPGA的時序約束21
打勝仗未雨需綢繆 做設計把握到細節
FPGA結構與麵嚮FPGA的設計30
語言設計兩麵全能 初學乍練一頭霧水
Verilog語言的可綜閤性38
第二章 語言層次47
翻譯標準穆子得意 鬍說層次加菲犯難
標準內容與邏輯層次50
跳齣行為天地寬 廣麵試之前必讀此節
非RTL級的Verilog簡介57
腳踏陰陽以生四象 內存數值而齣格式
常量與錶達式63
齣生命名自有準則 韆絲萬縷布爾邏輯
變量類型71
工程步驟自頂嚮下 邏輯設計模塊連接
模塊設計與連接77
下忍者篇
第三章 組閤操作88
科學思維三段推理 數字電路邏輯運算
邏輯運算92
四則運算正負整數 可否綜閤加減乘除
算術運算99
適應環境多種選擇 分支導航關係比較
關係操作107
關關雎鳩輾轉反側 位位比特拼接擴展
位拼接與選取113
前途歧路會看地圖 係統分支選擇操作
“ :”選擇操作122
第四章 還是組閤131
默默潛伏不求正名 時時準備立即響應
組閤邏輯：reg與always134
條件麵前戲說假如 真情實感淚唱如果
選擇語句143
數座“伊夫”管理睏難 多個數值討論“案例”
多選語句151
沙彌聽講迷途知返 老道說書指點迷津
組閤邏輯綜閤160
中忍者篇
第五章 時序邏輯167
兩個活寶鎖存觸發 一對兄弟電平邊沿
觸發器與時序邏輯171
積香廚中穆子做麵 集電芯內觸發聯串
D觸發器鏈181
包袱重壓蝸牛行路 輕裝分擔馬蹄飛奔
時序與組閤邏輯融閤192
獨木成林難於登天 兄弟協力分進閤擊
並行化設計模式204
天下大事欲速不達 建功立業集腋成裘
流水綫設計模式214
工作不滿老闆發怒 一人多用調度得當
時分復用設計模式231
第六章 工程話題241
係統復位無上法寶 片外按鍵初級輸入
按鍵與復位244
語言有限移位受限 智力無邊位數可變
可變移位寬度的移位操作255
數字邏輯狀態一統 數學抽象模型兩種
有限狀態機及其代碼262
多個時鍾滴滴答答 幾種隔離分分閤閤
多時鍾係統275
重復工作令人煩惱循環描述可能綜閤
循環控製282
上忍者篇
第七章 靈活模塊291
闢邪驅鬼書寶尉遲 復雜計算任務函數
函數與任務294
統一環境統一定義 一起修改一起作用
宏定義與宏判斷303
結構一緻小節差異 書寫單次參數細化
參數310

學習方法模式總結 代碼簡練生成有道
生成塊319
綜閤知識核心設計 數字分頻牛刀小試
數字分頻器核的設計333
第八章 電路之外334
行為涉及紅花兩朵 電路驗證各有不同
與電路無關的HDL347
繼承而來功能豐富 範圍廣泛應用謹慎
編譯指令356
仿真亦需輸入輸齣 語言也有任務函數
係統任務與函數364
武林高手也要吃飯 強設計必須測試
測量嚮量與激勵374
對外聯絡語言接口 勾選交通句柄函數
與其他語言/係統藉口簡介383
火影篇
第九章 綜閤例子391
脈衝時鍾時時震蕩 正弦信號刻刻查錶
DDS及其基於ROM查找錶的實現394
截弓為弦祖子得率 化麯作綫比丘成功
基於摺綫擬閤的DDS實現407
鬍鏇不停逐步逼近 位寬延長內外有彆
基於CORDIC的DDS實現421

常用Verilog關鍵詞的邏輯歸類431

代碼風格與規則434

有關開發與仿真環境的資料438

作者介紹

從事過關於W-CDMA的FPGA IP core設計工作，也完成過W-CDMA和TDS-CDMA的接收機理論研究和鏈路仿真，及無綫通信的係統設計和標準設計工作。目前，有100多個已經授權的發明，也是某個通信行業標準文件的作者，還有的思想被寫入3GPP的協議。作者在某電子信類專業論壇上享有一定知名度，以文風幽默，談古論今，故事性講解擅長。

文摘

序言

《Verilog傳奇：從電路齣發的HDL代碼設計》 一、 概述：精通數字邏輯設計的利器，助您構建高性能Verilog係統 在日新月異的電子設計領域，硬件描述語言（HDL）是實現復雜數字邏輯電路設計和驗證的核心工具。其中，Verilog以其強大靈活的錶達能力和廣泛的應用場景，成為業界事實上的標準。本書《Verilog傳奇：從電路齣發的HDL代碼設計》正是為渴望深入掌握Verilog精髓、提升數字邏輯設計能力的讀者量身打造的權威指南。它不僅僅是一本技術手冊，更是一次係統性的學習之旅，旨在帶領讀者從最基礎的數字電路原理齣發，逐步構建起對Verilog語言的深刻理解，並最終能夠設計齣高效、可靠、高性能的數字係統。 本書的獨特之處在於其“從電路齣發”的設計理念。我們堅信，真正精通HDL代碼設計，離不開對底層數字電路工作原理的透徹理解。因此，本書內容緊密圍繞著數字電路的實現方式，將Verilog代碼的編寫與實際的邏輯門、觸發器、狀態機等硬件結構緊密結閤。讀者在學習Verilog語法和結構的同時，將同步掌握其對應的硬件實現，從而形成“所寫即所得，所見即所得”的直觀感受，極大地降低瞭學習門檻，提高瞭學習效率。 無論是初涉數字設計的學生，還是尋求技術進階的工程師，本書都將為您提供寶貴的知識財富。我們從最基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）開始，逐步深入到組閤邏輯和時序邏輯的設計，再到更加復雜的有限狀態機（FSM）、流水綫結構、存儲器接口以及常見的IP核（如FIFO, RAM, ROM等）的設計與應用。本書的每一章節都精心設計，力求做到理論與實踐相結閤，通過大量的實例分析和代碼示例，幫助讀者將抽象的概念轉化為具體的設計實踐。 二、 內容深度解析：循序漸進，構建紮實的Verilog設計能力 本書的內容編排遵循“由淺入深，由點到麵”的原則，確保讀者能夠係統、全麵地掌握Verilog的設計精髓。 第一部分：Verilog基礎與數字電路的“前世今生” 數字電路基石的重溫： 在正式進入Verilog的世界之前，本書將首先迴顧數字邏輯設計的基礎知識，包括二進製、邏輯運算、基本邏輯門電路（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的原理和真值錶。這部分內容旨在為讀者打下堅實的理論基礎，確保即使是初學者也能快速跟上。 Verilog的誕生與設計流程： 介紹Verilog語言的曆史背景、設計流程（編寫HDL代碼、綜閤、仿真、布局布綫、時序分析等）以及其在現代數字IC設計中的關鍵作用。 Verilog的基本語法與數據類型： 深入講解Verilog的基本語法，包括模塊（module）、端口（port）、信號（wire, reg）、參數（parameter）、賦值語句（assign, always）、運算符等。同時，詳細介紹Verilog的數據類型，如bit、logic、integer、time等，以及它們在實際設計中的應用場景。 行為級建模： 重點講解使用`always`塊進行行為級建模，包括時序邏輯（always @(posedge clk)）和組閤邏輯（always @()）的設計。通過豐富的實例，演示如何使用Verilog代碼描述觸發器、寄存器、計數器、加法器、減法器等基本數字電路。 第二部分：組閤邏輯與時序邏輯設計的精細化 組閤邏輯電路的設計： 邏輯門級建模： 演示如何直接用Verilog描述門級結構，加深對代碼與電路對應關係的理解。 數據流建模： 學習使用`assign`語句進行數據流建模，實現復雜的組閤邏輯功能，如多路選擇器（multiplexer）、譯碼器（decoder）、編碼器（encoder）、加法器（adder）、比較器（comparator）等。 狀態機（FSM）基礎： 引入有限狀態機的概念，解釋其在序列信號處理、控製邏輯設計中的重要性。 時序邏輯電路的設計： 觸發器與寄存器： 詳細講解D觸發器、JK觸發器、T觸發器等基本時序單元的Verilog描述，以及如何構建寄存器文件（register file）和移位寄存器（shift register）。 計數器： 設計同步/異步計數器、可預置計數器、可加減計數器等。 移位寄存器： 設計串入串齣（SIPO）、串入並齣（SIPO）、並入串齣（PISO）、並入並齣（PIPO）等不同類型的移位寄存器。 時鍾域與時序約束： 強調時鍾在數字係統中的核心地位，講解時鍾周期的概念，以及時序違例（setup time, hold time）的産生原因和避免方法。 第三部分：復雜結構與高級設計技巧 有限狀態機（FSM）的深入設計： 狀態機的分類： 講解Mealy型和Moore型狀態機的區彆及其Verilog實現。 狀態機的編碼： 討論二進製編碼、格雷碼編碼、獨熱碼編碼等不同編碼方式對硬件實現和功耗的影響。 復雜狀態機的設計實例： 通過實際案例，如交通燈控製器、通信協議解析器、數據序列檢測器等，展示如何設計和驗證復雜的狀態機。 流水綫（Pipeline）技術： 流水綫原理與優勢： 解釋流水綫技術如何提高電路的吞吐量，降低時鍾周期。 流水綫結構的設計： 演示如何將復雜計算過程分解為多個階段，並使用寄存器進行級聯，實現流水綫處理。 流水綫設計的挑戰： 分析流水綫中的數據冒險、控製冒險等問題，並提齣相應的解決方案。 存儲器接口與控製器設計： RAM與ROM的Verilog接口： 學習如何設計與單端口RAM、雙端口RAM、ROM等存儲器進行讀寫操作的接口邏輯。 FIFO（先進先齣）隊列設計： 詳細講解異步FIFO和同步FIFO的設計原理，包括讀寫指針、空/滿狀態判斷等關鍵邏輯。 SDRAM/DDR接口基礎： 介紹與外部高速存儲器（如SDRAM, DDR）交互的基本接口協議和設計要點（雖然不深入到具體控製器的復雜細節，但提供理解其接口設計的入口）。 常見IP核的設計與集成： UART（通用異步收發器）： 設計串行通信的基本模塊，實現數據的發送和接收。 SPI（串行外設接口）： 設計與外設進行高速串行通信的控製器。 I2C（集成電路互聯）總綫接口： 設計與多個設備進行串行通信的主/從接口。 其他常用IP核： 簡要介紹定時器、PWM（脈衝寬度調製）等常見IP核的設計思想。 Verilog代碼的優化與時序驅動設計： 綜閤優化： 講解如何編寫易於綜閤的Verilog代碼，避免綜閤工具的誤解，提高綜閤結果的效率。 時序約束與分析： 深入理解時序約束（clock period, input/output delay等）在FPGA/ASIC設計流程中的作用，以及如何利用時序分析工具指導設計優化。 功耗優化： 介紹減少Verilog代碼功耗的設計技巧，如時鍾門控、狀態編碼優化等。 第四部分：驗證與調試的藝術 仿真器入門與激勵生成： 介紹常用的Verilog仿真工具（如ModelSim, VCS, QuestaSim等），並講解如何編寫測試平颱（testbench）來激勵被測模塊（DUT - Design Under Test）。 驗證策略與方法： 討論功能覆蓋率、代碼覆蓋率等驗證概念，以及如何製定有效的驗證計劃。 波形分析與調試技巧： 學習如何閱讀仿真波形，分析設計中的錯誤，並掌握高效的調試技巧。 斷言（Assertions）的應用： 介紹SystemVerilog中強大的斷言機製，用於在仿真過程中實時檢查設計屬性，提高驗證的效率和準確性。 三、 目標讀者與學習收益 本書的目標讀者群體非常廣泛，涵蓋瞭從初學者到資深工程師的各個層次： 電子工程、計算機科學等專業的學生： 為您提供紮實的數字邏輯設計理論和Verilog實踐基礎，助您在學習和未來的職業生涯中脫穎而齣。 初入數字IC設計行業的工程師： 快速掌握Verilog語言及其在實際設計中的應用，為您順利開展工作提供堅實的支撐。 有一定Verilog基礎，希望提升設計能力的工程師： 深入理解Verilog的高級特性和設計技巧，掌握復雜邏輯的設計方法，提升代碼質量和設計效率。 FPGA/ASIC硬件工程師： 鞏固和深化對Verilog的理解，掌握更優化的設計方法，解決實際項目中的技術難題。 對數字電路和硬件設計感興趣的愛好者： 通過本書的學習，開啓您的數字設計之旅，親手構建屬於自己的硬件係統。 學習本書，您將獲得： 深刻理解Verilog語言與數字電路的內在聯係： 將抽象的Verilog代碼與具體的硬件結構融會貫通，實現“所寫即所得”。 掌握設計各種數字邏輯電路的核心技能： 從基礎的邏輯門到復雜的流水綫和IP核，都能遊刃有餘。 提升Verilog代碼質量與設計效率： 學習代碼優化技巧，編寫齣易於綜閤、高效且低功耗的Verilog代碼。 掌握數字係統設計的完整流程： 瞭解從需求分析到最終驗證的整個設計周期。 培養獨立解決數字設計問題的能力： 通過大量的實例分析和實踐，積纍寶貴的工程經驗。 為進一步深入學習FPGA/ASIC設計打下堅實基礎： 為您探索更高級的設計方法和技術（如SystemVerilog、UVM等）鋪平道路。 四、 結語：開啓您的Verilog傳奇之旅 《Verilog傳奇：從電路齣發的HDL代碼設計》不僅僅是一本書，它更是一座橋梁，連接著您對數字世界的理解和實現。我們相信，通過對本書內容的深入學習和實踐，您將能夠自信地駕馭Verilog這門強大的語言，設計齣令人驚嘆的數字係統，並在電子設計領域書寫屬於自己的“Verilog傳奇”。現在，就請翻開本書，與我們一同踏上這場精彩紛呈的數字設計探索之旅吧！

評分☆☆☆☆☆

對於一個已經有一些Verilog經驗的人來說，這本書的價值體現在其對“設計範式”的深刻剖析上。以往我更關注於功能的實現，追求的是快速齣結果。然而，隨著項目復雜度的提升，代碼的可讀性、可維護性以及可重用性成為瞭瓶頸。這本書的後半部分，似乎專門針對這種“中年危機”進行瞭靶嚮治療。它沒有停留在簡單的模塊組閤，而是探討瞭如何構建健壯的測試平颱（Testbench），如何利用參數化設計（Generics/Parameters）來適應不同規格的需求，以及如何處理跨時鍾域（CDC）這種業界公認的“老大難”問題。作者對異步信號處理的論述尤為精彩，清晰地區分瞭同步器、握手協議等不同策略的應用場景，並詳細闡述瞭每種方案背後的權衡利弊。閱讀這些章節，就像是獲得瞭一份來自資深架構師的備忘錄，避免瞭許多我在實際工作中走過的彎路。

評分☆☆☆☆☆

從排版和整體的閱讀體驗來看，這本書也展現齣瞭極高的專業水準。用詞精準，邏輯跳轉自然流暢，避免瞭許多中文技術書籍中常見的晦澀難懂和翻譯腔。更難能可貴的是，它在保持技術深度的同時，似乎始終記得讀者可能麵臨的睏惑。它不會一味地炫耀高深的技巧，而是在關鍵概念處進行必要的鋪墊和類比，確保知識的傳遞是漸進且有效的。特彆是對於那些希望從軟件編程背景轉嚮硬件描述的工程師而言，這本書提供瞭一個極其友好的“心理過渡區”，讓你能夠以一種更貼近硬件思維的方式去理解指令的執行，而不是僅僅將其視為另一種編程語言的語法。總而言之，這是一本能讓人從“知道怎麼寫”升級到“理解為什麼要這麼寫”的寶貴資料。

評分☆☆☆☆☆

我必須強調這本書的“動手感”。很多技術書籍讀起來乾巴巴的，但這本書的配套實踐性極強。它不僅僅是理論的陳述，更是對工程實踐流程的忠實記錄。從模塊級的設計到係統級的集成，每一個關鍵步驟都配有詳實的僞代碼或直接的HDL示例，而且這些示例往往不是孤立的，而是相互關聯，共同構成一個完整的、可驗證的係統模型。例如，當講解流水綫（Pipelining）時，書中不僅展示瞭如何劃分階段，更深入地探討瞭如何處理數據依賴和控製依賴，以及如何在仿真中驗證流水綫是否能達到預期的吞吐量。這種強烈的沉浸式學習體驗，使得學習過程中的挫敗感大大降低，每完成一個小模塊的驗證，都會帶來巨大的成就感，讓人迫不及待地想將所學應用於更宏大的設計中去。

評分☆☆☆☆☆

這本書的精妙之處，在於它成功地架起瞭“電路理論”與“實際編碼”之間的橋梁。很多教材往往將兩者割裂開來，導緻我們寫齣的Verilog代碼，即便仿真通過，心裏也打鼓——這玩意兒在真實芯片上到底會怎麼跑？但此書顯然注意到瞭這一點。它在介紹寄存器、有限狀態機（FSM）等核心概念時，總是先從實際的時序電路圖入手，分析其建立時間、保持時間、毛刺（Glitch）等問題，然後再自然地引齣如何用HDL來描述和約束這些物理特性。這種反嚮工程式的講解，讓我對“綜閤”（Synthesis）過程有瞭全新的認識。我開始真正理解，為什麼某些看似等效的寫法會導緻截然不同的資源消耗和性能錶現。它教會我的不是如何寫齣“能跑的”代碼，而是如何寫齣“高效且可預測的”硬件代碼，這簡直是專業工程師必備的素養，書中的案例無不體現著對性能與麵積的精細考量。

評分☆☆☆☆☆

初次翻開這本關於數字邏輯設計的書，就被它那種深入骨髓的務實精神所吸引。作者似乎完全擯棄瞭那些空中樓閣般的理論堆砌，而是像一位經驗豐富的老木匠，手把手教你如何將一塊塊未經雕琢的木料（也就是最基本的邏輯門）打磨成精美的傢具（復雜的數字電路）。書中的敘述邏輯極其清晰，從最基礎的布爾代數和邏輯門開始，穩紮穩打地構建起整個數字係統的認知框架。這種“從零開始”的敘述方式，對於我這種剛接觸硬件描述語言（HDL）的新手來說，簡直是雪中送炭。它沒有急於展示那些花哨的高級抽象，而是把底層硬件的運行機製剖析得淋灕盡緻，讓人清楚地明白，代碼最終是如何轉化為物理上的晶體管開關動作的。讀完前幾章，我感覺自己對“並行性”和“時序邏輯”的理解，一下子從模糊的概念變成瞭可以清晰勾勒的物理模型，這對於後續學習更復雜的架構設計打下瞭極其堅實的基礎。