VHDL数字电路设计教程 9787121186721 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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巴西佩德罗尼 著

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店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121186721

商品编码：29660290547

包装：平装

出版时间：2013-01-01

基本信息

书名:VHDL数字电路设计教程

：35.00元

售价：23.8元,便宜11.2元,折扣68

作者:(巴西)佩德罗尼

出版社：电子工业出版社

出版日期：2013-01-01

ISBN：9787121186721

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.241kg

编辑推荐

内容提要

自从VHDL在1987年成为IEEE标准之后，就因其在电路模型建立、仿真、综合等方面的强大功能而被广泛用于复杂数字逻辑电路的设计中。本书共分为三个基本组成部分，首先详细介绍VHDL语言的背景知识、基本语法结构和VHDL代码的编写方法；然后介绍VHDL电路单元库的结构和使用方法，以及如何将新的设计加入到现有的或自己新建立的单元库中，以便于进行代码的分割、共享和重用；后介绍CPLD和FPGA的发展历史、主流厂商提供的开发环境使用方法。本书在结构组织上有独特之处，例如将并发描述语句、顺序描述语句、数据类型与运算操作符和属性等独立成章，使读者更容易清晰准确地掌握这些重要内容。本书注重设计实践，给出了大量完整设计实例的电路图、相关基本概念、电路工作原理以及仿真结果，从而将VHDL语法学习和如何采用它进行电路设计有机地结合在一起。

目录

作者介绍

文摘

序言

电子设计的新纪元：从理论到实践的探索之旅 在这瞬息万变的数字时代，电子技术的每一次飞跃都离不开底层硬件设计的坚实支撑。从智能手机到高性能计算，从物联网设备到复杂的航空航天系统，一切都由精密的数字电路构建而成。而学习如何设计和实现这些电路，是每一个投身电子工程领域的学习者和工程师的必修课。本书旨在为您开启一扇通往数字电路设计世界的大门，以一种循序渐进、注重实效的方式，引导您掌握从概念到成品的全过程。 构建坚实基础：理解数字世界的基本法则 数字电路设计并非空中楼阁，它建立在一系列 fundamental 的理论之上。本书将首先带您回顾和巩固这些基石。我们将从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）开始，深入剖析它们的逻辑功能和时序特性。您将了解到什么是布尔代数，以及它如何成为描述和化简数字逻辑的强大工具。通过大量的实例，我们将演示如何使用卡诺图（Karnaugh Maps）和奎恩-麦克拉斯基算法（Quine-McCluskey algorithm）来简化复杂的逻辑表达式，从而设计出更高效、更节省资源的电路。 在此基础上，我们将进一步探讨组合逻辑电路的设计。您将学习如何设计和实现加法器、减法器、多路选择器、译码器、编码器等核心数字模块。这些模块是构成更复杂数字系统的基本单元。我们会详细分析它们的结构、工作原理以及如何用硬件描述语言（HDL）来表达。您将理解到，一个看似简单的功能，背后往往蕴含着精巧的逻辑设计。 掌握核心技术：深入VHDL语言的奥秘 硬件描述语言（HDL）是现代数字电路设计不可或缺的工具，而VHDL（VHSIC Hardware Description Language）作为其中最成熟和广泛应用的语言之一，更是数字设计领域的核心技能。本书将以详实的篇幅，系统地介绍VHDL语言的语法、语义和各种特性。 您将从VHDL的基本结构入手，学习如何声明实体（entity）、架构（architecture）以及它们之间的关系。我们将深入讲解VHDL中的数据类型、信号（signal）和变量（variable）的用法，以及如何进行逻辑运算和算术运算。特别地，我们将详细阐述VHDL中描述并发行为（concurrent statements）和顺序行为（sequential statements）的方式，例如进程（process）、if-then-else语句、case语句、循环语句等，这些都是实现复杂逻辑的关键。 此外，本书还将聚焦于VHDL在实际设计中的应用。您将学习如何使用VHDL来描述时序逻辑电路，包括触发器（flip-flops）、寄存器（registers）、计数器（counters）和状态机（state machines）等。我们将深入分析时序逻辑的设计方法，包括如何处理时钟信号（clock signals）、复位信号（reset signals）和同步/异步操作。通过大量的VHDL代码示例，您将亲身感受如何用抽象的语言来精确地定义硬件的行为。 从设计到验证：保障电路的正确性 好的设计离不开严格的验证。本书将强调在数字电路设计流程中，仿真（simulation）和验证（verification）的重要性。您将学习如何编写VHDL测试平台（testbench），来驱动您的设计并捕获其输出。我们将介绍常用的仿真工具和流程，以及如何有效地分析仿真结果，找出设计中的潜在错误。 除了功能仿真，我们还将触及综合（synthesis）的概念。您将了解到，VHDL代码最终会被转换成实际的门级网表（gate-level netlist），以便在FPGA或ASIC上实现。本书将指导您如何编写可综合（synthesizable）的VHDL代码，避免使用那些无法被综合工具理解的语言结构。您将学习到综合工具如何优化您的设计，以及如何理解综合报告，评估设计的性能、面积和功耗。 实践是检验真理的唯一标准：丰富的案例分析 理论学习固然重要，但将知识转化为实际能力，则离不开大量的实践。本书将提供一系列精心设计的案例，涵盖了从简单到复杂的各类数字电路。这些案例将贯穿本书的始终，帮助您将所学理论知识融会贯通。 您将亲手设计和实现诸如LED闪烁、数码管显示、按键输入控制、简单的串行通信接口（如UART）等基础模块。随着学习的深入，您还将挑战更复杂的项目，例如基于状态机的交通灯控制器、一个简单的CPU控制器、或者一个数据处理器。 对于每一个案例，我们都将提供清晰的设计思路、详细的VHDL代码实现、以及相应的仿真波形分析。您将不仅仅是复制代码，而是能够理解代码背后的设计逻辑，并能够举一反三，独立完成类似的设计任务。 理解硬件实现：FPGA与ASIC的视角 数字电路最终需要实现在物理硬件上，而FPGA（Field-Programmable Gate Array）和ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）是两种最主要的实现平台。本书将在适当的时候，为您介绍这两种技术的特点、优势和劣势。 您将了解到，基于VHDL设计并利用FPGA进行原型验证是当前许多电子产品开发的重要流程。我们将为您介绍如何将您的VHDL设计部署到FPGA开发板上，并进行实际的硬件测试。同时，我们也将触及ASIC设计的一些基本概念，让您对整个数字电路设计生态系统有更全面的认识。 面向未来：持续学习与职业发展 数字电路设计领域日新月异，新的技术和工具层出不穷。本书的目标不仅是教会您一项技能，更是培养您持续学习的能力。我们鼓励您在掌握本书内容的基础上，继续探索更高级的主题，例如高级时序分析、低功耗设计、片上系统（SoC）设计等。 本书的编写，旨在为您奠定扎实的数字电路设计基础，为您在电子工程、嵌入式系统、通信工程、计算机科学等相关领域的发展提供强有力的支持。无论您是初学者，还是希望提升技能的在职工程师，本书都将是您宝贵的学习伙伴。 踏上这段探索之旅，您将不仅掌握一门技术，更能深刻理解数字世界的运行规律，开启您的电子设计新纪元。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版也给我留下了很好的印象。拿到手就能感觉到作者对细节的关注。图文并茂是基础，但更难得的是，那些复杂的电路图和波形图都绘制得极其清晰、规范，完全符合工业标准，这对于我们在学习过程中建立正确的视觉认知非常重要。很多技术书籍的图表往往模糊不清，或者标准不一，但这本在这一点上做得非常出色。阅读体验上，它的语言风格非常严谨，但又不乏亲切感，就像一位经验丰富的工程师在为你讲解他的经验心得。特别是一些晦涩难懂的并发结构描述，作者总是能找到一个绝佳的比喻或者一个简短的类比来帮助我们理解其背后的硬件工作原理，而不是仅仅停留在晦涩的术语解释上。这种对可读性的极致追求，极大地降低了学习曲线，让学习过程中的挫败感降到了最低，使得知识的吸收效率大大提高。

评分☆☆☆☆☆

从一个更宏观的角度来看，这本书不仅仅是一本关于特定语言（VHDL）的教材，它更像是一部关于现代数字系统设计哲学的入门指南。作者在介绍完基础语法后，很自然地引导读者思考如何利用这种工具去实现高效能、低功耗的系统。书中关于模块化设计、层次化结构的概念贯穿始终，非常强调大型设计的可维护性和可重用性。它引导我们思考如何设计出那些“干净”的代码，而不是仅仅能通过编译和仿真的代码。举个例子，在讨论IP核集成时，书中对接口协议（如AXI/Wishbone的简化理解）的简要介绍，尽管不是核心内容，却极大地拓宽了读者的视野，让我们明白VHDL代码最终是需要融入到一个更大的、标准化的系统中去的。这种前瞻性的视角，让读者在学习具体技能的同时，也培养了对整个数字IC/FPGA设计生态的整体认知，为后续深入学习打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于其对设计实践的强调和对常见陷阱的预警。在数字电路设计中，理论和实践之间常常存在鸿沟，而这本书巧妙地跨越了这一鸿沟。它花了大量的篇幅来讨论“为什么我们的仿真结果和实际硬件运行结果不一样”，并系统性地分析了诸如竞争条件（Race Condition）、时钟偏移（Clock Skew）以及资源映射不当等问题。对于每个潜在的错误，书中都提供了具体的VHDL代码示例来重现问题，并展示了如何通过修改设计或添加约束来解决。这种“先展示问题，再提供解决方案”的结构，比单纯的正面论述知识点更加深刻和有效。它教会的不仅仅是“如何做”，更是“如何避免犯错”，这对于任何一个致力于工程实践的人来说，都是无价的财富。它构建了一个完整的质量保证体系的认知框架。

评分☆☆☆☆☆

这本关于数字电路设计的书，感觉像是为我们这些初学者量身定做的。从最基础的逻辑门开始讲起，循序渐进，每一步都讲解得非常透彻。特别是它对于时序逻辑和组合逻辑的区分，以及如何用不同的方式去描述这些电路，让我这个之前对硬件描述语言一窍不通的人，也能很快抓住重点。书中的例子非常贴合实际应用，不是那种空泛的理论堆砌，而是真的能让你动手实践。我记得有一章专门讲了有限状态机的设计，它没有直接给出最终的VHDL代码，而是先让你理解状态图和状态转移表，然后再一步步映射到代码中，这种教学方法极大地增强了我的理解深度，而不是死记硬背语法。而且，作者在讲解设计流程时，非常强调综合和仿真的重要性，这对于我们未来进行实际项目开发至关重要。总的来说，这本书的结构设计非常合理，内容详实而又不失趣味性，让人感觉学习的过程是一种探索和发现的乐趣，而不是枯燥的任务。它成功地搭建了我从理论知识到实际硬件描述语言应用的坚实桥梁。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的评价是，它在深度和广度上都达到了一个相当高的水准，尤其是在高级概念的阐述上，让人印象深刻。它并没有仅仅停留在基础的硬件描述语法层面，而是深入探讨了设计约束、时序分析以及如何优化设计以满足特定性能要求。例如，在讲解流水线设计时，书中不仅仅是展示了如何用VHDL代码实现流水线结构，更重要的是解释了为什么需要流水线、它如何影响系统的吞吐量和延迟，以及在实际FPGA资源上实现时需要注意的细节，比如资源分配和时钟域交叉问题。这使得读者能够从“代码实现者”升级为“系统架构师”的思维模式。书中的案例分析部分尤其精彩，它们往往选择一些具有挑战性的模块，详细剖析了从需求分析、RTL设计、仿真验证到最终实现的全过程，这种“手把手”的教学范式，对于培养独立解决复杂问题的能力非常有帮助。对于已经有一定基础，希望向专业领域迈进的读者来说，这本书的价值不可估量。