FPGA/CPLD应用技术(Verilog语言版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王静霞 著

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• 开发技术
• 实践应用

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121122545

商品编码：29729796681

包装：平装

出版时间：2011-01-01

基本信息

书名:FPGA/CPLD应用技术(Verilog语言版)

：35.00元

售价：23.8元,便宜11.2元,折扣68

作者:王静霞

出版社：电子工业出版社

出版日期：2011-01-01

ISBN：9787121122545

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书按照*的职业教育教学改革要求，结合国家示范院校建设课程改革成果，以及多年的校企合作经验进行编写。全书以工作任务为导向，系统地介绍了数字系统设计开发环境、可编程逻辑器件的结构和开发工具软件、Verilog HDL语言及其应用、组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计、数字系统的验证、数字系统设计实践等。
全书共安排了24个工作任务，由工作任务入手，引入相关知识和理论，通过技能训练引出相关概念、设计技巧，体现做中学、学中练的教学思路与职业教育特色。
本书配有电子教学课件、习题参考答案和Verilog HDL代码文件，详见前言。
读者对象：本书内容精炼，易于教学，可作为高职高专院校电子信息类、计算机类、自动化类等专业课程教材，也可作为应用型本科、成人教育、函授学院、电视大学、中职学校相关课程的教材，以及电子工程技术人员的一本好参考书。

目录

章 认识数字系统设计开发环境
教学导航
任务1 基于原理图实现的基本门电路设计
任务2 基于原理图实现的2选1数据选择器设计
知识梳理与总结
习题1
第2章 Verilog设计基础
教学导航
任务3 基于HDL实现的基本门电路设计
任务4 基于HDL实现的2选1数据选择器设计
任务5 2位二进制数据比较器的设计
任务6 4选1数据选择器的设计
知识梳理与总结
习题2
第3章 组合逻辑电路设计
教学导航
任务7 三人表决器设计
任务8 一位加法器的设计
任务9 3-8译码器的设计
任务10 基于三态门的双向端口设计
任务11 七段LED数码管显示电路设计
知识梳理与总结
习题3
第4章 时序逻辑电路设计
教学导航
任务12 上升沿检测电路设计
任务13 带异步复位/同步置位端的D触发器设计
任务14 计数器设计
任务15 分频器设计
任务16 流水灯设计
任务17 采用状态机实现序列检测器设计
知识梳理与总结
习题4
第5章 数字系统的验证
教学导航
任务18 跑表的设计及验证
知识梳理与总结
习题5
第6章 数字系统设计实践
任务19 简易数字钟设计
任务20 可编程多彩霓虹灯设计
任务21 多功能数字钟设计
任务22 交通灯控制器设计
任务23 多功能密码锁设计
任务24 自动售货机设计

作者介绍

王静霞，女，副教授。高级技师、高级考评员，深圳职业技术学院电信学院骨干教师，长期担任单片机应用技术。微机原理、数字系统设计技术等课程的教学和科研工作。2001年在深圳市所罗门庆成集成电路有限公司完成，“超声波汽车倒泊防撞报警器”项目的开发设计与研究工作2002年

文摘

序言

《数字逻辑设计与Verilog语言实践》 内容简介： 本书是一本旨在系统性地介绍数字逻辑设计理论，并结合业界主流硬件描述语言Verilog进行实践操作的专业技术书籍。全书内容涵盖了从基础的数字电路概念到复杂的FPGA/CPLD开发流程，致力于为读者构建扎实的数字逻辑设计理论基础，并培养实际的硬件开发能力。 第一部分：数字逻辑设计基础 本部分将带领读者回顾和深入理解数字逻辑设计的基石。首先，从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR, XNOR）出发，详细阐述它们的逻辑功能、真值表以及在集成电路中的实现方式。在此基础上，我们将引入组合逻辑电路的设计方法，包括如何构建加法器、减法器、多路选择器、译码器、编码器等核心逻辑单元，并讲解卡诺图（Karnaugh Map）和布尔代数化简法在优化逻辑电路中的应用。 接着，本书将深入探讨时序逻辑电路的设计。我们将详细解析触发器（Flip-Flop）的概念，包括D触发器、JK触发器、T触发器和SR触发器，以及它们的工作原理、状态转移图和时序图。在此基础上，我们将学习如何构建寄存器、移位寄存器、计数器（异步计数器和同步计数器）等基本时序逻辑模块。状态机的设计是时序逻辑设计的核心，本书将采用摩尔（Moore）和米利（Mealy）两种模型，通过状态转移图和状态表，指导读者设计各种复杂的有限状态机（FSM），并讲解状态编码的优化方法。 此外，本部分还会涉及数字系统设计中的一些重要概念，如时钟信号的生成与分配、时序约束、时钟域交叉（CDC）问题及其处理方法。通过对这些基础知识的系统性讲解，读者将能够清晰地理解数字电路是如何工作的，以及如何通过逻辑门和存储单元构建复杂的数字系统。 第二部分：Verilog HDL语言入门与进阶 Verilog硬件描述语言（HDL）是实现数字逻辑设计的关键工具。本部分将系统地介绍Verilog语言的语法、语义和各种建模方式。 2.1 Verilog基础语法： 我们将从Verilog的基本结构开始，介绍模块（module）、端口（port）的声明与实例化，以及各种数据类型（reg, wire, integer, time等）。接着，详细讲解Verilog中的运算符，包括算术运算符、逻辑运算符、关系运算符、条件运算符、位运算符、移位运算符和拼接运算符。 2.2 行为级建模： 本书将重点介绍Verilog的行为级建模方式，这是最常用且最易于理解的建模方法。我们将详细讲解`always`块的用法，包括`always @()`组合逻辑块和`always @(posedge clk)`时序逻辑块。`if-else`语句、`case`语句、`for`循环和`while`循环在行为级建模中的应用将被深入剖析，指导读者如何用行为级代码描述逻辑功能。 2.3 数据流建模： 我们将介绍Verilog的数据流建模方式，通过`assign`语句和连续赋值来实现组合逻辑电路。读者将学习如何使用逻辑运算符和运算符优先级来描述数据之间的转换关系。 2.4 结构化建模： 本书也将探讨Verilog的结构化建模方式，通过实例讲解如何实例化低层次的模块来构建更复杂的系统。这有助于读者理解模块化设计思想，并学习如何将设计分解成可管理的单元。 2.5 任务（task）和函数（function）： 为了提高代码的可重用性和可读性，我们将介绍Verilog中的任务和函数。读者将学习如何定义和调用任务与函数，以及它们在代码组织中的作用。 2.6 参数化设计： 参数化设计是实现IP核复用的重要手段。我们将讲解如何使用`parameter`关键字来定义参数，从而使模块具有灵活性，能够适应不同的设计需求。 2.7 激励（testbench）的编写： 为了验证设计的正确性，编写有效的激励（testbench）至关重要。本书将详细介绍如何使用Verilog编写testbench，包括信号的初始化、激励的生成、仿真时间的控制以及结果的检查。我们将展示如何为组合逻辑和时序逻辑设计编写testbench，并介绍常用的仿真命令和技巧。 第三部分：FPGA/CPLD开发流程与实践 在掌握了数字逻辑基础和Verilog语言后，本部分将聚焦于实际的FPGA/CPLD开发流程。 3.1 FPGA/CPLD概述： 我们将简要介绍FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）的基本原理、架构特点、优缺点以及应用领域。读者将了解不同厂商（如Xilinx, Intel/Altera, Lattice等）的器件系列及其主要特点。 3.2 开发工具链介绍： 本书将重点介绍主流的FPGA/CPLD开发工具链，例如Xilinx的Vivado/ISE，Intel/Altera的Quartus Prime。我们将介绍这些工具的主要功能，包括代码编辑、综合（Synthesis）、实现（Implementation，包括布局Place和布线Route）、时序分析（Timing Analysis）、比特流生成（Bitstream Generation）以及硬件下载。 3.3 综合（Synthesis）： 综合是将RTL（Register Transfer Level）代码转化为门级网表（Netlist）的过程。我们将详细讲解综合的原理，如何优化综合结果，以及理解综合报告（Synthesis Report）中的关键信息，例如逻辑资源利用率、时序性能等。 3.4 实现（Implementation）： 实现过程包括布局（Placement）和布线（Routing），即将门级网表映射到FPGA/CPLD的物理资源上。我们将讨论布局布线算法的基本思想，以及如何通过约束文件（Constraints File，如XDC, SDC）来指导实现过程，以满足时序和面积的要求。 3.5 时序分析（Timing Analysis）： 时序分析是FPGA/CPLD设计的核心环节，确保设计在给定的时钟频率下能够稳定可靠地运行。本书将详细讲解建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）的概念，以及时序路径的分析方法。我们将学习如何读取和理解时序报告（Timing Report），识别时序违例（Timing Violations），并掌握时序优化的策略。 3.6 约束文件（Constraints File）的应用： 约束文件是指导综合和实现过程的关键。我们将详细介绍如何编写时序约束（Timing Constraints，如时钟定义、输入输出延迟约束）、物理约束（Physical Constraints，如管脚分配）等。读者将学会通过合理的约束来优化设计性能。 3.7 仿真与验证： 在硬件实现之前，仿真验证是必不可少的步骤。本书将结合实际案例，演示如何使用FPGA开发工具自带的仿真器（如Vivado Simulator, ModelSim）对RTL代码进行行为仿真和门级仿真。读者将学习如何调试仿真波形，找出代码中的逻辑错误。 3.8 FPGA/CPLD硬件调试： 将设计下载到FPGA/CPLD芯片后，硬件调试是验证设计功能的重要步骤。本书将介绍如何使用FPGA开发工具提供的片上逻辑分析仪（On-Chip Logic Analyzer，如Vivado ILA, Quartus SignalTap）来捕获和分析硬件运行时的信号。我们将指导读者如何配置和使用这些工具，以及如何根据调试结果来定位和解决硬件问题。 第四部分：典型应用实例 为了巩固所学知识，本书将提供一系列典型的FPGA/CPLD应用实例，涵盖不同层次的复杂度。 基础模块实例： LED闪烁控制器 数码管显示驱动 按键输入消抖电路 简单的UART（通用异步收发器）通信接口 中等复杂度实例： 基于状态机的串口通信接收/发送模块 简单的DDR（双数据率）内存控制器接口 SPI（串行外设接口）主/从控制器 VGA（视频图形阵列）信号生成器 高级应用初步： 简单的ARM/RISC-V处理器接口逻辑 基于DSP（数字信号处理器）的信号处理模块（例如FIR滤波器） SD卡接口控制器 每一个实例都将从需求分析、Verilog代码编写、testbench设计、仿真验证到最终的FPGA/CPLD实现和硬件调试，提供完整的开发流程演示。这些实例将帮助读者将理论知识转化为实际的设计能力，并了解在不同应用场景下如何选择和应用相应的技术。 学习本书的收益： 通过学习本书，读者将能够： 扎实掌握数字逻辑设计的理论基础，理解数字电路的设计原理。 熟练掌握Verilog HDL语言，能够使用行为级、数据流和结构化建模方式编写高质量的HDL代码。 熟悉FPGA/CPLD的开发流程，包括综合、实现、时序分析和硬件调试。 能够独立完成各种数字逻辑设计的项目，从概念到硬件实现。 为进一步学习更高级的数字系统设计、嵌入式系统开发以及ASIC（专用集成电路）设计打下坚实的基础。 本书适合于电子工程、计算机科学、自动化等专业的本科生、研究生，以及从事硬件开发、嵌入式系统设计的工程师。无论您是初学者还是有一定基础的开发者，都能从本书中获得宝贵的知识和实践经验。

评分☆☆☆☆☆

我花了大量时间去研究这本关于FPGA/CPLD技术的书籍，并且我对其中关于系统级抽象和模块化设计的章节印象最为深刻。许多教材在讲解Verilog时，往往侧重于寄存器传输级（RTL）的编码细节，而忽略了如何构建一个可维护、可扩展的大型系统。然而，这本书非常出色地弥补了这一空白。它用相当大的篇幅讨论了层次化设计的重要性，强调了如何使用`generate`语句和参数化设计来应对不同规模和规格的硬件需求。书中对于IP核的封装和接口定义的讨论，也体现了现代电子设计流程的要求，它没有止步于“能跑起来”的代码，而是教会读者如何编写出符合工业标准的、易于综合和仿真的高质量代码。这种关注点从底层逻辑到系统架构的提升，使得这本书的价值远超一本基础教程，更像是一本系统设计方法论的指南。

评分☆☆☆☆☆

这本《FPGA/CPLD应用技术（Verilog语言版）》真是让人眼前一亮，它在介绍数字逻辑设计基础概念时，并没有像很多教材那样枯燥乏味地堆砌理论公式。相反，作者似乎花了大量心思，将Verilog HDL的语法结构与实际硬件操作紧密结合起来，使得初学者在理解抽象概念时，能立刻联想到具体的电路实现。比如，对于时序逻辑的设计，书中不仅仅是简单地讲解了D触发器和状态机的写法，还通过一系列精心挑选的案例，演示了如何用Verilog来描述同步系统中的时序约束和状态转换。我尤其欣赏它对异步复位和握手协议的阐述，那部分内容深入浅出，清晰地指出了在不同设计场景下，选择同步复位还是异步复位所带来的利弊，这种实践层面的指导，对于刚接触FPGA项目的人来说，无疑是金玉良宝。整个阅读过程，我感觉就像是跟着一位经验丰富的工程师在进行项目实战演练，而非仅仅在啃一本冰冷的教科书。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有一定经验的硬件工程师，我通常对新出的技术书籍持保留态度，总觉得里面能学到的新东西不多。然而，这本书在调试和验证方法论上的阐述，成功地吸引了我的注意力。它不仅覆盖了传统的功能仿真，还花了很大篇幅介绍如何利用Testbench进行更高级的覆盖率分析以及如何使用SystemVerilog的一些关键特性（尽管主线是Verilog，但提及的验证思想很有启发性）。更重要的是，它强调了在FPGA设计流程中，自上而下的形式验证和静态时序分析（STA）的重要性。书中对STA报告中常见陷阱的解读，远比EDA工具自带的帮助文档来得直观有效。这本书真正做到了将“设计”与“验证”作为一个不可分割的整体来教授，而不是将验证视为事后补救的环节，这一点非常符合现代数字系统开发的要求。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，我原本对市面上众多的FPGA学习资料已经感到审美疲劳，大多内容都是对标准教科书的重复和简单拼凑。但翻开这本《FPGA/CPLD应用技术》，我立刻感受到了其独特的视角。作者似乎非常注重设计意图和实际硬件资源的映射关系。在讲解组合逻辑和优化时，它并未停留在逻辑门级别的等效替换，而是深入剖析了综合工具是如何将高级描述（如`if-else`或`case`语句）转化为底层查找表（LUT）资源的。这种“透明化”的处理过程，极大地帮助我理解了为什么某些Verilog写法会导致资源浪费，而另一些则能高效利用芯片结构。特别是关于时序收敛的章节，它没有给出空泛的建议，而是通过具体的代码片段展示了如何通过流水线技术或资源重定时来解决关键路径问题，这对于提高设计性能至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书在语言风格上非常直接和务实，少了一些学究气的冗长论证，多了一些工程师间交流的精炼和效率。我发现它在处理一些晦涩难懂的概念时，采取了一种非常巧妙的类比和图示结合的方式。例如，在解释有限状态机（FSM）的状态编码时，书中引入了一个生动的类比，使得原本容易混淆的One-Hot编码和二进制编码的性能差异变得一目了然。此外，对于CPLD的有限逻辑单元的特性，这本书也有独到的见解，它没有将CPLD视为FPGA的“简配版”，而是明确指出了其在简单控制逻辑和高扇入扇出场景中的应用优势，这在很多主流FPGA书籍中是会被一带而过的细节。这种对目标器件特性的深刻洞察，使得读者能够做出更明智的技术选型。