可編程邏輯器件基礎 9787302287988 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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董海青 著

圖書標籤:

• 可編程邏輯器件
• PLD
• 數字電路
• FPGA
• CPLD
• 邏輯設計
• 電子技術
• 高等教育
• 教材
• 計算機硬件

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302287988

商品編碼：29657885613

包裝：平裝

齣版時間：2012-08-01

基本信息

書名:可編程邏輯器件基礎

定價：25.00元

售價：17.0元,便宜8.0元,摺扣68

作者:董海青

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2012-08-01

ISBN：9787302287988

字數：

頁碼：

版次：5

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.359kg

編輯推薦

內容提要

　　本書主要包括器件、工具、語言、單元電路和實例五個部分。器件部分主要介紹瞭目前常用的可編程邏輯器件及其發展；工具部分主要介紹瞭仿真工具ModelSim、綜閤工具XilinxISE和開發闆；語言部分詳細介紹瞭VerilogHDL的基本語法、程序結構等；單元電路部分主要介紹瞭組閤邏輯電路和時序邏輯電路的VerilogHDL設計和仿真驗證；實例部分主要介紹瞭基於開發闆的復雜數字係統的基本設計和驗證。
　　《21世紀高職高專電子信息類實用規劃教材：可編程邏輯器件基礎》可作為高職高專微電子技術、電子綫路設計、通信技術等相關專業的教材用書，同時也可以作為從事FPGA設計的相關從業人員的參考用書。

目錄

作者介紹

文摘

序言

電子設計領域的基石：深入探索可編程邏輯器件的奧秘 在日新月異的電子技術浪潮中，可編程邏輯器件（Programmable Logic Devices, PLD）早已成為現代電子係統設計不可或缺的核心組成部分。它們以其高度的靈活性、快速的迭代能力以及對復雜數字邏輯實現的強大支持，深刻地改變瞭電子産品從原型驗證到大規模生産的整個流程。本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的視角，剖析PLD的設計原理、內部結構、開發流程以及在實際應用中的關鍵技術，幫助讀者建立紮實的理論基礎，掌握先進的設計方法，從而在蓬勃發展的電子工程領域中占據先機。 從基礎到精通：構建堅實的理論框架 本書開篇將從數字邏輯的基礎理論講起，係統迴顧布爾代數、邏輯門、組閤邏輯和序邏輯等核心概念。這些是理解任何數字電路設計乃至PLD工作原理的基石。我們將清晰地闡述這些基本概念如何通過邏輯函數和時序行為來描述數字係統的功能，並為後續深入探討PLD的內部結構和編程方式奠定堅實的理論基礎。 接下來，本書將重點介紹PLD的傢族成員及其演進曆程。我們將詳細講解早期的Programmable Read-Only Memory (PROM)、Field-Programmable Logic Array (FPLA) 以及更為主流的Programmable Array Logic (PAL) 和 Generic Array Logic (GAL) 等器件。通過對比分析它們的結構特點、優缺點以及適用場景，讀者將能夠理解PLD技術是如何一步步發展至今，並為後續對復雜PLD（CPLD）和現場可編程門陣列（FPGA）的學習做好鋪墊。 深入剖析：CPLD與FPGA的內部乾坤 CPLD（Complex Programmable Logic Device）作為PLD傢族中的重要一員，以其非易失性存儲特性、結構化的宏單元以及較低的延遲，在許多對啓動速度和穩定性要求較高的應用中扮演著關鍵角色。本書將詳細揭示CPLD的內部架構，包括其宏單元（Macrocell）、乘積項陣列（Product-term Array）、或項陣列（OR Array）、輸齣邏輯宏單元（Output Macrocell）以及全局布綫資源（Global Interconnect）等關鍵組成部分。我們將深入分析宏單元的工作原理，理解乘積項和或項如何通過編程來實現任意的邏輯功能。同時，本書還會探討CPLD的非易失性存儲機製，以及它在掉電後仍能保持配置狀態的優勢，這對於需要快速啓動或對穩定性有高要求的係統至關重要。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）以其海量可編程邏輯單元（Logic Element, LE）或邏輯塊（Logic Block, LB）、高度靈活的布綫資源以及強大的並行處理能力，成為現代數字邏輯設計中最為強大的工具之一。本書將花費大量篇幅來解析FPGA的內部結構。我們將深入探討可配置邏輯塊（Configurable Logic Block, CLB）或邏輯元素（Logic Element, LE）的構成，包括查找錶（Look-Up Table, LUT）、觸發器（Flip-Flop, FF）以及可編程互連（Programmable Interconnect）等。我們將詳細說明LUT如何通過編程實現任意的組閤邏輯函數，觸發器如何實現序邏輯功能，以及可編程互連如何動態地連接這些邏輯單元，從而構建齣極其復雜的數字係統。此外，本書還將介紹FPGA中的其他重要資源，如塊RAM（Block RAM）、DSP Slice（Digital Signal Processing Slice）、時鍾管理模塊（Clock Management Tile, CMT）以及輸入/輸齣塊（Input/Output Block, IOB）等，並闡述它們在實現高性能數字信號處理、存儲和接口功能方麵的作用。 從設計到實現：掌握PLD開發全流程 本書不僅關注PLD的硬件原理，更注重實際的開發流程。我們將係統介紹使用硬件描述語言（Hardware Description Language, HDL）進行PLD設計的整個過程。 硬件描述語言（HDL）： 本書將重點介紹業界主流的HDL，如Verilog HDL和VHDL。我們將從基本的語法結構、數據類型、運算符、語句開始，逐步引導讀者掌握如何使用HDL來描述數字電路的功能。我們將通過豐富的實例，演示如何利用HDL進行組閤邏輯和序邏輯的設計，如何實例化模塊，如何處理時序約束，以及如何進行仿真驗證。讀者將學習到如何將抽象的邏輯功能轉化為計算機可理解的代碼，為後續的綜閤和實現做好準備。 邏輯綜閤（Logic Synthesis）： 邏輯綜閤是將HDL代碼轉化為門級網錶（Netlist）的關鍵步驟。本書將詳細闡述邏輯綜閤的原理，介紹綜閤工具如何解析HDL代碼，如何優化邏輯，如何映射到目標PLD器件的邏輯單元。我們將討論綜閤的優化目標，如麵積（Area）、速度（Speed）和功耗（Power），以及如何通過編寫高效的HDL代碼和設置閤理的綜閤約束來獲得最佳的綜閤結果。 實現（Implementation）： 實現是邏輯綜閤後的網錶被映射到目標PLD器件物理資源的過程，通常包括布局（Placement）和布綫（Routing）。本書將深入講解布局的原理，即如何將邏輯單元放置到FPGA/CPLD的物理位置上，以及布綫的挑戰，即如何連接這些邏輯單元的引腳。我們將探討布局布綫過程中的優化策略，如何滿足時序要求，如何處理布綫擁塞等問題。讀者將理解為何布局布綫對最終器件的性能至關重要，以及如何通過調整設計和約束來優化實現結果。 仿真與驗證（Simulation and Verification）： 仿真和驗證是確保PLD設計正確性的重要環節。本書將詳細介紹仿真器的作用，以及如何使用HDL編寫測試平颱（Testbench）來驅動設計並驗證其功能。我們將討論不同類型的仿真，包括行為級仿真、 RTL仿真和門級仿真，以及它們在設計流程中的作用。同時，本書還將介紹靜態時序分析（Static Timing Analysis, STA）的重要性，如何利用STA工具來檢查設計是否滿足所有時序約束，並找齣潛在的時序違例。 高級主題與前沿應用 在掌握瞭PLD的基礎知識和開發流程後，本書還將拓展到一些更高級的主題和前沿應用，以期激發讀者的創新思維。 時序約束與優化： 深入探討時序約束的設定，包括時鍾定義、輸入/輸齣延遲、僞路徑等，以及如何通過這些約束來指導布局布綫工具優化設計性能。講解各種常見的時序違例及其産生的原因，並提供相應的解決方法。 功耗優化： 隨著器件集成度的不斷提高和應用領域的拓展，功耗成為越來越重要的考量因素。本書將介紹PLD的功耗構成，以及各種降低功耗的設計技巧和工具，如時鍾門控、低功耗狀態設計等。 IP核（Intellectual Property Core）的使用： 介紹IP核的概念及其在PLD設計中的重要性，如何利用現有的IP核來快速實現復雜功能，如處理器、通信接口、DSP算法等。 嵌入式係統集成： 講解如何將PLD器件集成到復雜的嵌入式係統中，包括與微處理器、存儲器和其他外圍設備的接口設計。 行業標準與發展趨勢： 簡要介紹與PLD相關的行業標準，如JEDEC標準，並展望PLD技術未來的發展趨勢，如更高集成度、更低功耗、更先進的架構以及在人工智能、邊緣計算等領域的應用。 本書特色與價值 本書的編寫力求做到理論與實踐相結閤，既有嚴謹的學術深度，又不失工程應用的實用性。 係統性強： 從基礎概念到高級應用，循序漸進，構建完整的知識體係。 案例豐富： 配備大量圖示和代碼示例，幫助讀者理解抽象概念，掌握設計方法。 強調實踐： 關注實際的開發流程，引導讀者掌握主流的PLD開發工具和技術。 前瞻性： 探討行業發展趨勢，為讀者未來的學習和職業發展指明方嚮。 通過研讀本書，讀者不僅能夠深刻理解可編程邏輯器件的內在奧秘，更能夠掌握一套行之有效的PLD設計方法論，從而在數字邏輯設計領域遊刃有餘，設計齣更智能、更高效、更具競爭力的電子産品。本書將是電子工程專業學生、嵌入式係統工程師、硬件設計工程師以及所有對數字邏輯設計感興趣的讀者的寶貴參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配套資源，簡直是“神助攻”級彆的存在。很多時候，光看書本上的理論是枯燥的，尤其涉及到編程和仿真時，沒有實際操作，知識點就很容易變成空中樓閣。我驚喜地發現，這本書的配套網站上提供瞭大量的實驗指導文檔和參考代碼庫。這些實驗並不是簡單的驗證性操作，而是設計性很強的項目。比如，書中理論講解瞭有限狀態機的設計，配套的實驗就要求你設計一個復雜的交通信號燈控製器，並且提供瞭不同層次的實現建議，從最基礎的門級描述到後來的RTL級描述。更重要的是，它給齣的示例代碼，注釋非常詳盡，幾乎每一行關鍵代碼的作用都解釋得清清楚楚，這極大地降低瞭初學者入門HDL的門檻。我發現自己以前在其他地方遇到的最大障礙就是“環境配置”和“工具使用”，而這本書的配套資料裏，對主流開發套件的安裝和基本項目創建流程做瞭非常細緻的圖文教程，幾乎手把手地帶著你走完瞭從代碼輸入到最終下載到開發闆上的全過程，這種全流程的支持，是很多紙質教材所欠缺的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計實在是很用心，封麵那種略帶磨砂的質感，拿在手裏沉甸甸的，立刻就能感覺到這不是一本糊弄事兒的教材。我特彆喜歡它選用的那種深藍和灰色的主色調，看起來既專業又不失穩重。內頁的紙張質量也相當不錯，那種微微泛黃的米白色，長時間閱讀眼睛也不會覺得特彆疲勞，這對於我們這種需要啃完厚厚一本專業書的學生來說，簡直是福音。更彆提排版瞭，字裏行間留白恰到好處，公式和電路圖的繪製清晰銳利，各種符號的標注一絲不苟。很多教材的插圖總是糊得像塗鴉，但這本處理得非常專業，無論是時序圖還是邏輯門電路的示意圖，都像是直接從專業設計軟件裏導齣來的標準件。我記得翻到講同步電路那一章時，復雜的時序波形圖居然能做到一目瞭然，這對於理解信號之間的先後關係至關重要。而且，很多關鍵的概念，比如鎖存器和觸發器的區彆，作者都用瞭專門的色塊或者加粗字體來強調，這種細緻入微的排版處理，極大地提升瞭閱讀的效率和體驗，讓人感覺作者真的站在讀者的角度去思考如何更好地傳授知識，而不是僅僅把知識堆砌在一起。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容深度和廣度，絕對是同類教材中的佼佼者，它真正做到瞭“基礎”與“前沿”的平衡。初學者可能會被它開篇那些基礎的數字邏輯和布爾代數概念所吸引，講解得極其細緻，幾乎每一步推導都有詳細的文字說明，完全沒有那種“你懂的”的跳躍感。但更讓我佩服的是，它並沒有止步於教科書式的陳舊內容。當你深入到後麵關於CPLD和FPGA的章節時，你會發現它引入瞭大量的現代設計流程和工具鏈的介紹。例如，對於如何使用硬件描述語言（VHDL/Verilog）來描述一個復雜的算法，書中的例子不僅限於教科書上那種簡單的加法器，而是涉及到瞭更貼近實際應用的如狀態機設計和簡單的數據通路控製。這種從底層原理到上層應用無縫銜接的處理方式，讓讀者在學習完基本邏輯單元後，能夠清晰地看到這些單元是如何被組閤成一個功能強大的可編程器件的。我感覺，讀完這本書，我不僅僅是學會瞭如何畫電路圖，更重要的是，我理解瞭硬件設計思維是如何形成的，這對於未來從事係統級設計工作是無價的財富。

評分☆☆☆☆☆

作者的敘事風格和邏輯組織方式，有一種老派工程師的嚴謹和務實。他很少使用那種浮誇或者過於學術化的語言來烘托氣氛，而是采用一種極其平鋪直敘但又層層遞進的講解方式。比如，在解釋時序約束（Timing Constraint）的重要性時，他沒有用大段文字來渲染“時序收斂”的難度，而是直接給齣瞭一個因違反建立時間（Setup Time）或保持時間（Hold Time）而導緻的錯誤波形圖，然後用簡潔的數學公式直接推導齣需要滿足的條件。這種“問題驅動-公式支撐-應用實例”的講解路徑，非常符閤工科學習的規律。我發現自己閱讀時，很少需要反復迴溯，因為作者在引入新概念之前，總會先迴顧一下上一個章節中與之相關的基礎知識點，就像是在鋪設一條堅實的知識階梯，每一步都踩得很穩。這種對知識點之間內在聯係的精妙把握，使得這本書讀起來有一種行雲流水的順暢感，完全沒有那種東拼西湊的生硬感。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於如何看待和解決實際工程中的挑戰，提供瞭非常深刻的見解，這遠超齣瞭單純的“技術手冊”範疇。在講解可編程器件的架構時，作者不僅羅列瞭查找錶（LUT）和觸發器的基本結構，還花瞭一整節篇幅來討論不同廠商的架構差異，以及這些差異如何影響到最終的資源利用率和性能錶現。他很坦誠地指齣瞭在實際設計中，資源優化和設計時序的矛盾性，並給齣瞭一些經典的權衡策略，比如在麵積受限時如何對代碼進行綜閤優化，或者在性能瓶頸時如何重新劃分模塊邊界。我特彆欣賞其中關於“設計調試”的章節，這部分內容往往在教材中被一帶而過，但這本書卻詳細討論瞭如何利用硬件調試工具進行波形捕獲和錯誤定位，這對於我們這些剛剛接觸FPGA的實踐者來說，簡直是救命稻草。這些來自於實際項目經驗的總結和告誡，讓這本書不僅僅是一本學習工具，更像是一位經驗豐富的老工程師在耳邊傳授“江湖經驗”，指導我們如何避開那些隻有在流片失敗後纔能學到的教訓。