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唐小华，杨怿菲 著

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• 数字逻辑
• Verilog
• FPGA
• 教材

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出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030288004

商品编码：29680663152

包装：平装

出版时间：2017-12-01

图书基本信息
图书名称	数字电路与EDA实践教程
作者	唐小华,杨怿菲
定价	49.50元
出版社	科学出版社有限责任公司
ISBN	9787030288004
出版日期	2017-12-01
字数
页码
版次	31
装帧	平装
开本	128开
商品重量	0.341Kg

内容简介

本书内容包括两大部分：数字电路实验和可编程逻辑实验。*部分包括：数字电路的基本实验技术、元器件常识和实验技巧。设计了11个数字电路基础实验题目，教师可以根据不同专业、不同层次的学生而灵活组织教学内容。第二部分是可编程逻辑实验部分，有可编程器件介绍，电子设计自动化的软件介绍，数字系统设计方法，VHDL程序设计方法等。设计了10个实验题目以及8个课程设计题目。内容根据自编教材使用过程中学生和教师的建议作了增删，知识的介绍循序渐进、由浅入深。在实验题目的设计上考虑了突出了设计性、研究性，以及老师的指导性作用。特别是第二部分内容也可以进一步作为学生选修课教学和毕业设计的参考教材。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

《数字电路基础与现代设计方法》 内容简介： 本书旨在为读者构建扎实的数字电路理论基础，并引导其掌握当前行业主流的电子设计自动化（EDA）工具和先进的设计理念。全书内容紧密结合理论与实践，从最基本的逻辑门电路讲起，逐步深入到复杂的组合逻辑和时序逻辑电路设计。通过深入剖析各类数字电路的工作原理、分析方法和设计技巧，读者将能够理解如何高效、可靠地实现数字系统的功能。 第一部分：数字电路基本原理 本部分将系统性地梳理数字电路的基石。首先，从二进制数制与逻辑代数入手，详细介绍二进制、八进制、十六进制等数制间的转换，以及布尔代数的基本定律、定理和化简方法（如卡诺图法、奎因-麦克拉斯基法）。这部分是理解后续所有数字电路概念的基础，将通过大量的实例演示，帮助读者熟练掌握逻辑函数的表达和化简。 接着，我们将深入探讨组合逻辑电路。涵盖基本逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的功能、真值表和逻辑表达式。在此基础上，详细讲解组合逻辑电路的设计流程，包括需求分析、逻辑功能抽象、逻辑表达式推导、逻辑函数化简以及逻辑图实现。重点会放在常用的组合逻辑模块，如编码器、译码器、多路选择器（MUX）、数据分配器（DEMUX）、加法器（半加器、全加器、超前进位加法器）、减法器、比较器、奇偶校验电路等方面。通过分析这些核心组件的设计原理和应用场景，读者将能理解如何构建能够执行基本算术和逻辑运算的电路。 随后，进入时序逻辑电路的学习。我们将介绍触发器（Flip-Flops）的基本类型（SR, JK, D, T）及其状态转移特性，以及如何利用触发器构建寄存器（Register）和计数器（Counter）。寄存器用于存储数据，计数器则用于顺序脉冲的生成或状态的计数。我们将详细讲解同步时序电路和异步时序电路的设计方法，包括状态图、状态表、状态方程的建立，以及如何将状态转移逻辑映射到实际的触发器和组合逻辑电路。还会重点介绍各种通用计数器（如行波计数器、同步计数器、模N计数器、移位寄存器计数器）的设计和应用，以及它们在数字系统中作为定时、计数和序列发生器等关键角色的作用。 第二部分：现代数字系统设计与EDA工具 本部分将视角从基础电路提升到现代集成电路设计层面，引入EDA工具和硬件描述语言（HDL）的概念。 硬件描述语言（HDL）是现代数字电路设计的核心工具。我们将以Verilog HDL为主，辅以SystemVerilog或VHDL的简介（根据目标读者和侧重点选择）。详细介绍Verilog HDL的基本语法、数据类型、运算符、行为级建模、数据流建模和结构级建模。通过一系列由浅入深的项目实例，读者将学会如何用HDL描述组合逻辑电路和时序逻辑电路，如何仿真和验证设计的功能。重点讲解如何将卡诺图化简的逻辑表达式、状态机转移逻辑以及其他复杂的逻辑功能，通过HDL代码精确地描述出来。 EDA工具链的学习是实践部分的关键。本书将介绍集成电路设计流程中的关键EDA工具，包括： 逻辑综合（Logic Synthesis）工具： 讲解如何将HDL代码转换为网表（Netlist），即由基本逻辑门和触发器组成的电路描述。我们会介绍综合工具的基本原理，如技术映射（Technology Mapping）、优化（Optimization）等，以及如何调整综合选项以获得满足时序、面积和功耗约束的设计。 静态时序分析（Static Timing Analysis - STA）工具： 介绍STA的重要性，包括建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）违例的产生原因和检查方法。读者将学习如何理解STA报告，如何识别时序瓶颈，以及通过修改代码、调整综合选项或进行布局布线来修复时序问题。 仿真（Simulation）工具： 讲解如何使用仿真器验证设计的正确性。从简单的功能仿真到更复杂的时序仿真，我们将演示如何编写测试平台（Testbench）来激励设计并检查输出。 布局布线（Place and Route - P&R）工具： 简要介绍物理设计流程，包括单元放置、布线以及如何进行时序收敛。虽然本书侧重于逻辑设计，但了解物理设计过程有助于理解最终电路的性能。 第三部分：高级数字设计主题与实践项目 在掌握了基本原理和EDA工具的使用后，本部分将进一步探讨更高级的设计主题，并通过实际项目来巩固所学知识。 状态机（State Machine）的深入设计： 除了基本的状态机，还将介绍有限状态机（FSM）的优化设计，包括状态编码的选择（如二进制编码、格雷码编码、独热码编码），以及如何减少状态数量来简化设计。我们将分析同步FSM和异步FSM的优缺点，并给出在不同场景下的设计建议。 握手信号与异步电路： 讲解在多模块系统中，如何通过握手信号（Handshake Signals）来实现不同时钟域之间或不同速率模块之间的可靠通信。介绍异步电路的基本概念和设计挑战，以及在特定应用场景下的优势。 数据通路与控制通路设计： 学习如何将复杂的数字系统分解为数据通路（Datapath）和控制通路（Control Path）。数据通路负责数据的流动和处理，控制通路则负责产生控制信号来协调数据通路的操作。我们将通过设计一个简单的CPU控制器或DMA控制器等示例，来演示这种模块化设计思想。 低功耗设计考虑： 简要介绍在数字系统设计中，如何考虑功耗问题。包括时钟门控（Clock Gating）、选择性时钟（Selective Clocking）等技术，以及如何通过代码风格和综合选项来优化功耗。 FPGA与ASIC设计流程简介： 简要介绍FPGA（现场可编程门阵列）和ASIC（专用集成电路）的设计流程差异，以及它们各自的应用场景。重点说明FPGA在原型验证、小批量生产以及学术研究中的优势，并介绍如何将Verilog设计映射到FPGA目标平台。 实践项目： 本书将贯穿多个不同难度的实践项目，这些项目将引导读者将理论知识应用于实际。项目可能包括： 1. 组合逻辑设计项目： 如设计一个简单的计算器、二进制编码器/译码器集。 2. 时序逻辑设计项目： 如设计一个交通灯控制器、一个简单的序列检测器、一个移位寄存器实现特定数据转换。 3. 综合性项目： 如设计一个简单的CPU控制器（包含指令译码、寄存器访问等）、一个UART（通用异步收发传输器）接口模块、一个简单的ADC（模数转换器）接口逻辑。 每个项目都将遵循完整的设计流程：从需求分析、模块划分，到HDL代码编写、仿真验证，再到（模拟）逻辑综合和时序分析。通过这些实践，读者将获得宝贵的实际操作经验，并能深刻理解数字电路和EDA工具在真实世界中的应用。 本书特色： 理论与实践深度结合： 每一章节的理论讲解都伴随具体的代码示例和工程应用分析。 循序渐进的学习路径： 从基础的逻辑门到复杂的系统设计，学习曲线平缓且逻辑清晰。 贴近行业主流： 重点介绍当前广泛使用的EDA工具和硬件描述语言，使读者具备实际工作能力。 丰富的实战案例： 多个精心设计的实践项目，帮助读者巩固所学知识，提升工程实践能力。 深入剖析设计理念： 不仅教授“如何做”，更强调“为何这样做”，培养读者的设计思维和解决问题的能力。 本书适合从事电子工程、计算机科学、微电子等相关专业的本科生、研究生，以及希望系统性学习数字电路设计和EDA技术的在职工程师。通过本书的学习，读者将能够自信地进行数字电路的原理分析，并熟练运用现代EDA工具设计和验证复杂的数字系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书的印刷质量简直是灾难，纸张薄得跟宣纸似的，稍微用力一翻，就有折痕，感觉还没看几页就要散架了。更要命的是，里面的插图和电路图清晰度低得令人发指，那些密密麻麻的逻辑门和布线，简直就是一团浆糊，对着图纸想画个实际的电路板，简直是挑战我的视力和耐心。我记得有几个关键的例子，书里描述得含糊不清，再加上模糊的图片，我完全不知道作者到底想表达什么。难道出版社在节约成本的时候就不能考虑一下读者的感受吗？我买一本教程是为了学习和实践，不是为了收藏一本随时会破损的印刷品。作为一个对细节有要求的人，这样的出版质量真的让我非常失望，每次翻开这本书都像是在进行一场与模糊图像的搏斗。

评分☆☆☆☆☆

我简直不敢相信这是一本“实践教程”，里面的内容深度和广度都停留在上个世纪的水平。作者似乎对现代EDA工具和高级集成电路设计流程完全不了解，充斥着大量过时且基本不被业界使用的技术和方法。比如，书中花了大量篇幅讲解的某个特定器件的仿真方法，我在网上搜索最新的行业标准教程，发现早就被更高效、更准确的商业软件功能取代了。这对于想要进入实际工业界工作的学生来说，简直是误导。学习这种内容，感觉就像是学着用算盘做复杂的微积分，费时费力，效率低下。如果这本书的目的是为了介绍前沿技术，那它彻底失败了；如果只是为了应付基础教学大纲，那它也显得过于陈旧和保守，完全没有激发我对这个领域深入探索的欲望。

评分☆☆☆☆☆

作为一本号称是“实践”的教材，书中的配套资源支持简直是零分。我特意查看了书封上提到的所有在线资源链接，发现其中一大半已经失效，剩下的链接指向的网页设计粗糙不堪，内容陈旧，根本没有提供任何可供下载的示例代码、仿真文件或者实验指导文档。没有这些实际的“砖瓦”，所谓的“实践”就成了一句空话。我尝试着根据书中的描述自己编写代码进行验证，结果光是配置环境和调试那些在书里被轻描淡写带过的错误，就花费了我好几天的时间。一本好的实践教程，其价值很大一部分在于它提供的工具和环境支持，这本书在这方面做得极其不负责任，让人感觉作者和出版社完全没有对读者的学习体验负责。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格极其晦涩难懂，作者的叙述逻辑仿佛是跳跃式的思维闪电战，前言不搭后语，让人抓不住重点。很多理论的推导过程被生硬地省略了，直接抛出一个结论，然后就要求读者接受。例如，在讲解时序逻辑电路的建立时间和保持时间那里，我反复阅读了三遍，试图理解为什么会得出那个特定的不等式，但作者的解释总是在最关键的地方戛然而止。这对于初学者来说是致命的打击，因为学习新知识最需要的就是严谨、循序渐进的引导。这本书读起来更像是作者个人的研究笔记整理，缺乏专业教材应有的结构化和教学设计，读完后除了满脑子的疑惑，几乎没有获得任何扎实的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的定价相对于其内容和制作水平来说，简直是漫天要价。市场上同类型的其他教材，即使是更厚、内容更全面的版本，价格也比它低廉得多。我购买这本书是基于对“科学出版社”这个品牌的信任，期望它能提供高质量的学术内容，但这次的体验彻底打破了我的幻想。它更像是一本匆忙拼凑出来的应试读物，缺乏深度挖掘和精细打磨的痕迹。我甚至怀疑编写者是否真的在当前的技术环境下进行过系统的项目实践。对于预算有限的学生群体而言，投入这么多钱却只换来一本让人沮丧的工具书，这无疑是一种经济上的损失和时间上的浪费。我对这次购买的性价比感到极度不满意。