可编程逻辑器件基础 9787302287988 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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董海青 著

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店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302287988

商品编码：29657850269

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名:可编程逻辑器件基础

定价：25.00元

售价：17.0元,便宜8.0元,折扣68

作者:董海青

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787302287988

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.359kg

编辑推荐

内容提要

　　本书主要包括器件、工具、语言、单元电路和实例五个部分。器件部分主要介绍了目前常用的可编程逻辑器件及其发展；工具部分主要介绍了仿真工具ModelSim、综合工具XilinxISE和开发板；语言部分详细介绍了VerilogHDL的基本语法、程序结构等；单元电路部分主要介绍了组合逻辑电路和时序逻辑电路的VerilogHDL设计和仿真验证；实例部分主要介绍了基于开发板的复杂数字系统的基本设计和验证。
　　《21世纪高职高专电子信息类实用规划教材：可编程逻辑器件基础》可作为高职高专微电子技术、电子线路设计、通信技术等相关专业的教材用书，同时也可以作为从事FPGA设计的相关从业人员的参考用书。

目录

作者介绍

文摘

序言

深入探索数字世界的基石：可编程逻辑器件的奥秘 在现代电子技术飞速发展的浪潮中，可编程逻辑器件（PLD）已成为构建复杂数字系统不可或缺的核心组件。它们如同数字世界的“乐高积木”，赋予了设计师前所未有的灵活性和强大的功能实现能力。本书旨在带领读者，从最基础的概念入手，逐步深入探索可编程逻辑器件的原理、结构、设计流程以及广泛的应用，为有志于从事数字电路设计、嵌入式系统开发以及相关领域研究的读者提供一条清晰的学习路径。 一、 数字逻辑的基石：从门电路到逻辑阵列 理解可编程逻辑器件，首先需要回顾数字逻辑的基本概念。我们将从最基本的逻辑门（AND、OR、NOT、XOR等）出发，梳理组合逻辑和时序逻辑的设计思想。了解如何使用真值表、卡诺图等方法对逻辑电路进行化简和优化，为后续学习PLD的内部结构打下坚实基础。 在掌握了基本逻辑门电路后，我们将引入更高级的逻辑单元，如多路选择器（Multiplexer）、译码器（Decoder）、编码器（Encoder）和触发器（Flip-Flop）。这些集成化的逻辑单元是构建复杂数字系统的基本模块。本书将详细讲解它们的工作原理、逻辑功能以及在实际电路设计中的应用，例如在数据选择、地址译码、状态存储等场景。 随后，我们将深入探讨PLD的几种主要类型，包括： 可编程只读存储器（PROM）： 介绍PROM的工作原理，它如何通过烧写的方式实现逻辑功能，以及它在早期数字电路设计中的作用。 通用阵列逻辑（GAL）/通用可编程逻辑器件（CPLD）： 重点解析CPLD的宏单元（Macrocell）结构，它包含了乘积项阵列（Product Term Array）和可编程逻辑宏单元（Programmable Logic Macrocell）。我们将详细阐述宏单元如何实现组合逻辑和时序逻辑，以及CPLD在结构上的分块特性如何支持更大规模的逻辑设计。 现场可编程门阵列（FPGA）： 毫无疑问，FPGA是当前最受欢迎、功能最强大的PLD。本书将对FPGA的核心组成部分进行详细剖析，包括： 可配置逻辑块（CLB）： 介绍CLB内部的基本逻辑单元，通常由查找表（LUT）、触发器（Flip-Flop）和多路选择器（Multiplexer）组成。我们将深入探讨LUT的工作原理，理解它是如何通过编程实现任意组合逻辑功能的。 输入/输出块（IOB）： 讲解IOB的功能，如何连接PLD内部逻辑与外部世界，以及不同IO标准的支持。 布线资源（Routing Resources）： 介绍FPGA内部用于连接各个逻辑块的开关矩阵和长短连线，理解这些资源的灵活性和对性能的影响。 时钟管理模块（Clock Management Resources）： 讲解PLL（锁相环）和MMCM（混合模式时钟管理器）等时钟管理电路，它们在生成和分配高质量时钟信号方面至关重要。 二、 抽象与实现：硬件描述语言（HDL）的魅力 理解PLD的硬件结构只是第一步，真正发挥其强大能力的关键在于掌握硬件描述语言（HDL）。本书将重点介绍两种主流的HDL： Verilog HDL： 作为一种功能强大且灵活的HDL，Verilog因其C语言般的语法而易于上手。我们将从最基础的Verilog语法开始，包括数据类型、运算符、过程语句（`always`块）、实例化等，逐步过渡到模块化设计、层次化设计和行为级建模。本书将通过大量实例，展示如何使用Verilog来描述组合逻辑、时序逻辑、状态机以及更复杂的数字系统。 VHDL： 另一种同样重要的HDL，VHDL以其严格的语法和类型检查而闻名，适合于大型、复杂的项目开发。我们将详细讲解VHDL的基本语法，包括实体（Entity）、架构（Architecture）、端口（Port）、信号（Signal）、组件（Component）等概念，并结合实例展示如何使用VHDL实现各种数字电路。 我们将强调HDL在PLD设计中的作用：它是一种抽象层次的描述语言，允许设计师以行为或结构的方式描述数字电路，而无需关心具体的门级电路实现。HDL编译器和综合器（Synthesizer）将把HDL代码翻译成PLD能够理解的门级网表，并根据目标PLD器件的资源进行优化和映射。 三、 设计流程与工具链：从概念到芯片 掌握PLD的设计方法，离不开对整个设计流程和开发工具链的理解。本书将详细介绍一个典型的PLD设计流程： 1. 需求分析与规格定义： 明确设计目标，定义输入输出接口、功能要求和性能指标。 2. HDL编码： 使用Verilog或VHDL描述电路功能。 3. 仿真验证： 在软件环境中对HDL代码进行功能仿真，确保逻辑功能的正确性。我们将介绍仿真波形分析、测试激励（Testbench）的编写等关键技术。 4. 逻辑综合： 使用综合工具将HDL代码转换成针对目标PLD器件的门级网表。我们将探讨综合工具如何进行逻辑优化、资源分配以及时序约束的应用。 5. 实现（布局布线）： 综合后的网表需要被映射到具体的PLD器件资源上，并连接起来。这一步包括放置（Place）和布线（Route），目标是满足时序约束和功耗要求。 6. 时序分析： 对布局布线后的设计进行静态时序分析，检查是否存在时序违规，例如建立时间和保持时间不足。 7. 生成比特流文件： 将最终的设计文件转换成PLD器件能够识别的比特流（Bitstream）文件。 8. 硬件下载与调试： 将比特流文件下载到实际的PLD器件中，并在硬件上进行功能和性能的验证与调试。 本书将介绍业界主流的PLD开发工具，如Xilinx Vivado、Intel Quartus Prime等，并结合具体工具的操作演示，帮助读者熟悉从设计输入到比特流生成的全过程。 四、 经典应用与前沿展望：PLD的无限可能 PLD凭借其灵活性和高性能，已经渗透到各个电子技术领域，成为许多创新应用的基石。本书将通过一系列经典的案例，展现PLD的强大应用能力： 嵌入式系统开发： 介绍PLD如何在嵌入式系统中充当主控制器、协处理器或接口逻辑，实现定制化的硬件加速和功能扩展。 数字信号处理（DSP）： 讲解PLD如何用于实现高性能的DSP算法，如滤波器、FFT等，以满足实时性要求。 通信系统： 分析PLD在高速通信接口、协议转换、调制解调等方面的应用。 工业自动化与控制： 探讨PLD在PLC（可编程逻辑控制器）、伺服驱动器等领域的应用，实现高效可靠的实时控制。 消费电子产品： 从智能手机到智能家电，PLD都在其中扮演着关键角色。 FPGA在人工智能和机器学习中的应用： 随着AI技术的飞速发展，FPGA因其并行处理能力和可重构性，在加速深度学习推理方面展现出巨大潜力。我们将简要介绍FPGA在AI芯片、边缘计算等领域的最新应用。 最后，本书将对可编程逻辑器件的未来发展趋势进行展望，例如更高集成度、更低功耗、更先进的架构以及与新兴技术的融合，激励读者不断探索和创新。 本书力求以严谨的理论为基础，辅以丰富的实践案例，帮助读者建立对可编程逻辑器件全面而深入的理解，掌握从原理到设计，从仿真到实现的完整技能，为在数字世界中创造无限可能打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计颇具匠心，色彩搭配沉稳又不失活力，特别是封面上那个抽象的电路图样，立刻就能抓住我的眼球。我一直对电子工程领域抱有浓厚的兴趣，尤其对那些能够根据需求进行灵活配置的“智能”元件非常着迷。拿到这本书时，我首先被它的排版吸引住了，字体清晰易读，段落间距适中，即便是初学者也能轻松上手。我迫不及待地翻阅了前几页，发现作者在开篇就对整个领域进行了宏观的介绍，没有急于深入技术细节，而是先搭建了一个清晰的知识框架。这对于我这种需要建立全局观的读者来说，简直太友好了。它不像有些教材那样上来就堆砌晦涩难懂的公式和定义，而是用非常生活化的语言，将复杂的逻辑概念娓娓道来，让人感觉学习的过程充满探索的乐趣，而不是枯燥的啃书。整体来看，这本书的导读部分处理得非常到位，为后续深入学习打下了坚实的基础，让人对接下来的内容充满期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的组织结构逻辑性极强，章节之间的衔接非常顺畅，仿佛一气呵成。从最基础的查找表（LUT）结构到复杂的嵌入式资源管理，作者像一位优秀的建筑师，层层递进地构建起整个知识体系的殿堂。我注意到，作者非常注重概念的清晰界定，比如在区分SRAM和Flash在FPGA内部实现机制上的差异时，描述得非常到位，避免了初学者常见的混淆。再者，书中穿插的许多历史沿革和技术演进的小故事，使得原本可能略显枯燥的技术学习过程变得生动有趣。这些“花絮”不仅丰富了知识背景，也帮助我理解了为什么某些技术标准会以今天这种形式固定下来。总的来说，它提供了一个非常扎实且结构化的学习路径，让人感觉每翻过一页，知识的积累都是有质量的，而非碎片化的。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我过去也接触过几本关于这个主题的教材，但很多都过于侧重理论推导而缺乏实际操作指导。然而，这本让我感到惊喜的是它对开发流程的重视。书中详细介绍了从原理图输入到最终比特流生成全过程中的关键节点控制，特别是对时序违例的调试环节，简直是一本实战手册。作者没有使用过于复杂的术语来包装问题，而是直接展示了在实际调试中遇到的经典错误和高效的排查思路。我特别喜欢书中提供的一些“调试清单”，这些清单非常实用，可以直接作为我未来项目启动和收尾的参考工具。阅读过程中，我感觉作者是在传授一种“解决问题的哲学”，而不是简单地罗列知识点。这种以解决实际工程问题为导向的写作风格，使得这本书的实用价值远超同类书籍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都让人印象深刻，它绝非一本泛泛而谈的入门读物。对于已经有一些数字电路基础的人来说，这本书提供了深入钻研的价值。我个人对书中关于“代码综合与映射”那一块的论述特别感兴趣。作者对综合工具背后的优化算法有着非常透彻的理解，甚至揭示了一些商业EDA工具倾向于采用的“黑箱”策略。通过详细的章节，我学习到了如何编写出“能被编译器更好地理解”的硬件描述代码，而不是仅仅停留在“能实现功能”的层面。书中对各种约束条件的设定和影响分析得极其透彻，比如功耗、面积和速度之间的三角关系，书中用多维度的视角进行剖析，而不是简单的线性比较。这种对底层机制的揭示，让我在尝试优化自己的设计时，有理有据，不再是盲目试错。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的体验，就像是跟着一位经验丰富的老工程师在实际项目中手把手教学。它没有停留在理论的空中楼阁上，而是紧密结合了当前工业界的主流应用和设计流程。我尤其欣赏作者在讲解不同器件架构时的那种严谨和细致。他不仅阐述了“是什么”，更深入地剖析了“为什么会这样设计”，以及“在实际应用中如何取舍”。比如，在介绍某种特定宏单元的优化策略时，书中不仅仅给出了公式推导，还配上了大量的实战案例图表，让我立刻能明白在资源受限的情况下，如何做出最优化的硬件描述语言（HDL）编码选择。这种强调实践和效率的写作风格，极大地提升了我的工程思维。读完关于时序分析的那几个章节后，我感觉自己看待电路设计不再是停留在功能层面，而是上升到了性能和可靠性的高度，这种思维上的跃迁，是其他理论书很难给予的。