VHDL數字電路設計教程 9787121186721 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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巴西佩德羅尼 著

圖書標籤:

• VHDL
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• 集成電路
• 數字係統

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121186721

商品編碼：29660290547

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名:VHDL數字電路設計教程

：35.00元

售價：23.8元,便宜11.2元,摺扣68

作者:(巴西)佩德羅尼

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787121186721

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：12k

商品重量：0.241kg

編輯推薦

內容提要

自從VHDL在1987年成為IEEE標準之後，就因其在電路模型建立、仿真、綜閤等方麵的強大功能而被廣泛用於復雜數字邏輯電路的設計中。本書共分為三個基本組成部分，首先詳細介紹VHDL語言的背景知識、基本語法結構和VHDL代碼的編寫方法；然後介紹VHDL電路單元庫的結構和使用方法，以及如何將新的設計加入到現有的或自己新建立的單元庫中，以便於進行代碼的分割、共享和重用；後介紹CPLD和FPGA的發展曆史、主流廠商提供的開發環境使用方法。本書在結構組織上有獨特之處，例如將並發描述語句、順序描述語句、數據類型與運算操作符和屬性等獨立成章，使讀者更容易清晰準確地掌握這些重要內容。本書注重設計實踐，給齣瞭大量完整設計實例的電路圖、相關基本概念、電路工作原理以及仿真結果，從而將VHDL語法學習和如何采用它進行電路設計有機地結閤在一起。

目錄

作者介紹

文摘

序言

電子設計的新紀元：從理論到實踐的探索之旅 在這瞬息萬變的數字時代，電子技術的每一次飛躍都離不開底層硬件設計的堅實支撐。從智能手機到高性能計算，從物聯網設備到復雜的航空航天係統，一切都由精密的數字電路構建而成。而學習如何設計和實現這些電路，是每一個投身電子工程領域的學習者和工程師的必修課。本書旨在為您開啓一扇通往數字電路設計世界的大門，以一種循序漸進、注重實效的方式，引導您掌握從概念到成品的全過程。 構建堅實基礎：理解數字世界的基本法則 數字電路設計並非空中樓閣，它建立在一係列 fundamental 的理論之上。本書將首先帶您迴顧和鞏固這些基石。我們將從最基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）開始，深入剖析它們的邏輯功能和時序特性。您將瞭解到什麼是布爾代數，以及它如何成為描述和化簡數字邏輯的強大工具。通過大量的實例，我們將演示如何使用卡諾圖（Karnaugh Maps）和奎恩-麥剋拉斯基算法（Quine-McCluskey algorithm）來簡化復雜的邏輯錶達式，從而設計齣更高效、更節省資源的電路。 在此基礎上，我們將進一步探討組閤邏輯電路的設計。您將學習如何設計和實現加法器、減法器、多路選擇器、譯碼器、編碼器等核心數字模塊。這些模塊是構成更復雜數字係統的基本單元。我們會詳細分析它們的結構、工作原理以及如何用硬件描述語言（HDL）來錶達。您將理解到，一個看似簡單的功能，背後往往蘊含著精巧的邏輯設計。 掌握核心技術：深入VHDL語言的奧秘 硬件描述語言（HDL）是現代數字電路設計不可或缺的工具，而VHDL（VHSIC Hardware Description Language）作為其中最成熟和廣泛應用的語言之一，更是數字設計領域的核心技能。本書將以詳實的篇幅，係統地介紹VHDL語言的語法、語義和各種特性。 您將從VHDL的基本結構入手，學習如何聲明實體（entity）、架構（architecture）以及它們之間的關係。我們將深入講解VHDL中的數據類型、信號（signal）和變量（variable）的用法，以及如何進行邏輯運算和算術運算。特彆地，我們將詳細闡述VHDL中描述並發行為（concurrent statements）和順序行為（sequential statements）的方式，例如進程（process）、if-then-else語句、case語句、循環語句等，這些都是實現復雜邏輯的關鍵。 此外，本書還將聚焦於VHDL在實際設計中的應用。您將學習如何使用VHDL來描述時序邏輯電路，包括觸發器（flip-flops）、寄存器（registers）、計數器（counters）和狀態機（state machines）等。我們將深入分析時序邏輯的設計方法，包括如何處理時鍾信號（clock signals）、復位信號（reset signals）和同步/異步操作。通過大量的VHDL代碼示例，您將親身感受如何用抽象的語言來精確地定義硬件的行為。 從設計到驗證：保障電路的正確性 好的設計離不開嚴格的驗證。本書將強調在數字電路設計流程中，仿真（simulation）和驗證（verification）的重要性。您將學習如何編寫VHDL測試平颱（testbench），來驅動您的設計並捕獲其輸齣。我們將介紹常用的仿真工具和流程，以及如何有效地分析仿真結果，找齣設計中的潛在錯誤。 除瞭功能仿真，我們還將觸及綜閤（synthesis）的概念。您將瞭解到，VHDL代碼最終會被轉換成實際的門級網錶（gate-level netlist），以便在FPGA或ASIC上實現。本書將指導您如何編寫可綜閤（synthesizable）的VHDL代碼，避免使用那些無法被綜閤工具理解的語言結構。您將學習到綜閤工具如何優化您的設計，以及如何理解綜閤報告，評估設計的性能、麵積和功耗。 實踐是檢驗真理的唯一標準：豐富的案例分析 理論學習固然重要，但將知識轉化為實際能力，則離不開大量的實踐。本書將提供一係列精心設計的案例，涵蓋瞭從簡單到復雜的各類數字電路。這些案例將貫穿本書的始終，幫助您將所學理論知識融會貫通。 您將親手設計和實現諸如LED閃爍、數碼管顯示、按鍵輸入控製、簡單的串行通信接口（如UART）等基礎模塊。隨著學習的深入，您還將挑戰更復雜的項目，例如基於狀態機的交通燈控製器、一個簡單的CPU控製器、或者一個數據處理器。 對於每一個案例，我們都將提供清晰的設計思路、詳細的VHDL代碼實現、以及相應的仿真波形分析。您將不僅僅是復製代碼，而是能夠理解代碼背後的設計邏輯，並能夠舉一反三，獨立完成類似的設計任務。 理解硬件實現：FPGA與ASIC的視角 數字電路最終需要實現在物理硬件上，而FPGA（Field-Programmable Gate Array）和ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）是兩種最主要的實現平颱。本書將在適當的時候，為您介紹這兩種技術的特點、優勢和劣勢。 您將瞭解到，基於VHDL設計並利用FPGA進行原型驗證是當前許多電子産品開發的重要流程。我們將為您介紹如何將您的VHDL設計部署到FPGA開發闆上，並進行實際的硬件測試。同時，我們也將觸及ASIC設計的一些基本概念，讓您對整個數字電路設計生態係統有更全麵的認識。 麵嚮未來：持續學習與職業發展 數字電路設計領域日新月異，新的技術和工具層齣不窮。本書的目標不僅是教會您一項技能，更是培養您持續學習的能力。我們鼓勵您在掌握本書內容的基礎上，繼續探索更高級的主題，例如高級時序分析、低功耗設計、片上係統（SoC）設計等。 本書的編寫，旨在為您奠定紮實的數字電路設計基礎，為您在電子工程、嵌入式係統、通信工程、計算機科學等相關領域的發展提供強有力的支持。無論您是初學者，還是希望提升技能的在職工程師，本書都將是您寶貴的學習夥伴。 踏上這段探索之旅，您將不僅掌握一門技術，更能深刻理解數字世界的運行規律，開啓您的電子設計新紀元。

評分☆☆☆☆☆

這本關於數字電路設計的書，感覺像是為我們這些初學者量身定做的。從最基礎的邏輯門開始講起，循序漸進，每一步都講解得非常透徹。特彆是它對於時序邏輯和組閤邏輯的區分，以及如何用不同的方式去描述這些電路，讓我這個之前對硬件描述語言一竅不通的人，也能很快抓住重點。書中的例子非常貼閤實際應用，不是那種空泛的理論堆砌，而是真的能讓你動手實踐。我記得有一章專門講瞭有限狀態機的設計，它沒有直接給齣最終的VHDL代碼，而是先讓你理解狀態圖和狀態轉移錶，然後再一步步映射到代碼中，這種教學方法極大地增強瞭我的理解深度，而不是死記硬背語法。而且，作者在講解設計流程時，非常強調綜閤和仿真的重要性，這對於我們未來進行實際項目開發至關重要。總的來說，這本書的結構設計非常閤理，內容詳實而又不失趣味性，讓人感覺學習的過程是一種探索和發現的樂趣，而不是枯燥的任務。它成功地搭建瞭我從理論知識到實際硬件描述語言應用的堅實橋梁。

評分☆☆☆☆☆

從一個更宏觀的角度來看，這本書不僅僅是一本關於特定語言（VHDL）的教材，它更像是一部關於現代數字係統設計哲學的入門指南。作者在介紹完基礎語法後，很自然地引導讀者思考如何利用這種工具去實現高效能、低功耗的係統。書中關於模塊化設計、層次化結構的概念貫穿始終，非常強調大型設計的可維護性和可重用性。它引導我們思考如何設計齣那些“乾淨”的代碼，而不是僅僅能通過編譯和仿真的代碼。舉個例子，在討論IP核集成時，書中對接口協議（如AXI/Wishbone的簡化理解）的簡要介紹，盡管不是核心內容，卻極大地拓寬瞭讀者的視野，讓我們明白VHDL代碼最終是需要融入到一個更大的、標準化的係統中去的。這種前瞻性的視角，讓讀者在學習具體技能的同時，也培養瞭對整個數字IC/FPGA設計生態的整體認知，為後續深入學習打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點在於其對設計實踐的強調和對常見陷阱的預警。在數字電路設計中，理論和實踐之間常常存在鴻溝，而這本書巧妙地跨越瞭這一鴻溝。它花瞭大量的篇幅來討論“為什麼我們的仿真結果和實際硬件運行結果不一樣”，並係統性地分析瞭諸如競爭條件（Race Condition）、時鍾偏移（Clock Skew）以及資源映射不當等問題。對於每個潛在的錯誤，書中都提供瞭具體的VHDL代碼示例來重現問題，並展示瞭如何通過修改設計或添加約束來解決。這種“先展示問題，再提供解決方案”的結構，比單純的正麵論述知識點更加深刻和有效。它教會的不僅僅是“如何做”，更是“如何避免犯錯”，這對於任何一個緻力於工程實踐的人來說，都是無價的財富。它構建瞭一個完整的質量保證體係的認知框架。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的評價是，它在深度和廣度上都達到瞭一個相當高的水準，尤其是在高級概念的闡述上，讓人印象深刻。它並沒有僅僅停留在基礎的硬件描述語法層麵，而是深入探討瞭設計約束、時序分析以及如何優化設計以滿足特定性能要求。例如，在講解流水綫設計時，書中不僅僅是展示瞭如何用VHDL代碼實現流水綫結構，更重要的是解釋瞭為什麼需要流水綫、它如何影響係統的吞吐量和延遲，以及在實際FPGA資源上實現時需要注意的細節，比如資源分配和時鍾域交叉問題。這使得讀者能夠從“代碼實現者”升級為“係統架構師”的思維模式。書中的案例分析部分尤其精彩，它們往往選擇一些具有挑戰性的模塊，詳細剖析瞭從需求分析、RTL設計、仿真驗證到最終實現的全過程，這種“手把手”的教學範式，對於培養獨立解決復雜問題的能力非常有幫助。對於已經有一定基礎，希望嚮專業領域邁進的讀者來說，這本書的價值不可估量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版也給我留下瞭很好的印象。拿到手就能感覺到作者對細節的關注。圖文並茂是基礎，但更難得的是，那些復雜的電路圖和波形圖都繪製得極其清晰、規範，完全符閤工業標準，這對於我們在學習過程中建立正確的視覺認知非常重要。很多技術書籍的圖錶往往模糊不清，或者標準不一，但這本在這一點上做得非常齣色。閱讀體驗上，它的語言風格非常嚴謹，但又不乏親切感，就像一位經驗豐富的工程師在為你講解他的經驗心得。特彆是一些晦澀難懂的並發結構描述，作者總是能找到一個絕佳的比喻或者一個簡短的類比來幫助我們理解其背後的硬件工作原理，而不是僅僅停留在晦澀的術語解釋上。這種對可讀性的極緻追求，極大地降低瞭學習麯綫，讓學習過程中的挫敗感降到瞭最低，使得知識的吸收效率大大提高。