FPGA/CPLD應用技術(Verilog語言版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王靜霞 著

圖書標籤:

• FPGA
• CPLD
• Verilog
• 數字電路
• 可編程邏輯
• 硬件設計
• 嵌入式係統
• 電子工程
• 開發技術
• 實踐應用

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121122545

商品編碼：29729796681

包裝：平裝

齣版時間：2011-01-01

基本信息

書名:FPGA/CPLD應用技術(Verilog語言版)

：35.00元

售價：23.8元,便宜11.2元,摺扣68

作者:王靜霞

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2011-01-01

ISBN：9787121122545

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

本書按照*的職業教育教學改革要求，結閤國傢示範院校建設課程改革成果，以及多年的校企閤作經驗進行編寫。全書以工作任務為導嚮，係統地介紹瞭數字係統設計開發環境、可編程邏輯器件的結構和開發工具軟件、Verilog HDL語言及其應用、組閤邏輯電路設計、時序邏輯電路設計、數字係統的驗證、數字係統設計實踐等。
全書共安排瞭24個工作任務，由工作任務入手，引入相關知識和理論，通過技能訓練引齣相關概念、設計技巧，體現做中學、學中練的教學思路與職業教育特色。
本書配有電子教學課件、習題參考答案和Verilog HDL代碼文件，詳見前言。
讀者對象：本書內容精煉，易於教學，可作為高職高專院校電子信息類、計算機類、自動化類等專業課程教材，也可作為應用型本科、成人教育、函授學院、電視大學、中職學校相關課程的教材，以及電子工程技術人員的一本好參考書。

目錄

章 認識數字係統設計開發環境
教學導航
任務1 基於原理圖實現的基本門電路設計
任務2 基於原理圖實現的2選1數據選擇器設計
知識梳理與總結
習題1
第2章 Verilog設計基礎
教學導航
任務3 基於HDL實現的基本門電路設計
任務4 基於HDL實現的2選1數據選擇器設計
任務5 2位二進製數據比較器的設計
任務6 4選1數據選擇器的設計
知識梳理與總結
習題2
第3章 組閤邏輯電路設計
教學導航
任務7 三人錶決器設計
任務8 一位加法器的設計
任務9 3-8譯碼器的設計
任務10 基於三態門的雙嚮端口設計
任務11 七段LED數碼管顯示電路設計
知識梳理與總結
習題3
第4章 時序邏輯電路設計
教學導航
任務12 上升沿檢測電路設計
任務13 帶異步復位/同步置位端的D觸發器設計
任務14 計數器設計
任務15 分頻器設計
任務16 流水燈設計
任務17 采用狀態機實現序列檢測器設計
知識梳理與總結
習題4
第5章 數字係統的驗證
教學導航
任務18 跑錶的設計及驗證
知識梳理與總結
習題5
第6章 數字係統設計實踐
任務19 簡易數字鍾設計
任務20 可編程多彩霓虹燈設計
任務21 多功能數字鍾設計
任務22 交通燈控製器設計
任務23 多功能密碼鎖設計
任務24 自動售貨機設計

作者介紹

王靜霞，女，副教授。高級技師、高級考評員，深圳職業技術學院電信學院骨乾教師，長期擔任單片機應用技術。微機原理、數字係統設計技術等課程的教學和科研工作。2001年在深圳市所羅門慶成集成電路有限公司完成，“超聲波汽車倒泊防撞報警器”項目的開發設計與研究工作2002年

文摘

序言

《數字邏輯設計與Verilog語言實踐》 內容簡介： 本書是一本旨在係統性地介紹數字邏輯設計理論，並結閤業界主流硬件描述語言Verilog進行實踐操作的專業技術書籍。全書內容涵蓋瞭從基礎的數字電路概念到復雜的FPGA/CPLD開發流程，緻力於為讀者構建紮實的數字邏輯設計理論基礎，並培養實際的硬件開發能力。 第一部分：數字邏輯設計基礎 本部分將帶領讀者迴顧和深入理解數字邏輯設計的基石。首先，從最基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR, XNOR）齣發，詳細闡述它們的邏輯功能、真值錶以及在集成電路中的實現方式。在此基礎上，我們將引入組閤邏輯電路的設計方法，包括如何構建加法器、減法器、多路選擇器、譯碼器、編碼器等核心邏輯單元，並講解卡諾圖（Karnaugh Map）和布爾代數化簡法在優化邏輯電路中的應用。 接著，本書將深入探討時序邏輯電路的設計。我們將詳細解析觸發器（Flip-Flop）的概念，包括D觸發器、JK觸發器、T觸發器和SR觸發器，以及它們的工作原理、狀態轉移圖和時序圖。在此基礎上，我們將學習如何構建寄存器、移位寄存器、計數器（異步計數器和同步計數器）等基本時序邏輯模塊。狀態機的設計是時序邏輯設計的核心，本書將采用摩爾（Moore）和米利（Mealy）兩種模型，通過狀態轉移圖和狀態錶，指導讀者設計各種復雜的有限狀態機（FSM），並講解狀態編碼的優化方法。 此外，本部分還會涉及數字係統設計中的一些重要概念，如時鍾信號的生成與分配、時序約束、時鍾域交叉（CDC）問題及其處理方法。通過對這些基礎知識的係統性講解，讀者將能夠清晰地理解數字電路是如何工作的，以及如何通過邏輯門和存儲單元構建復雜的數字係統。 第二部分：Verilog HDL語言入門與進階 Verilog硬件描述語言（HDL）是實現數字邏輯設計的關鍵工具。本部分將係統地介紹Verilog語言的語法、語義和各種建模方式。 2.1 Verilog基礎語法： 我們將從Verilog的基本結構開始，介紹模塊（module）、端口（port）的聲明與實例化，以及各種數據類型（reg, wire, integer, time等）。接著，詳細講解Verilog中的運算符，包括算術運算符、邏輯運算符、關係運算符、條件運算符、位運算符、移位運算符和拼接運算符。 2.2 行為級建模： 本書將重點介紹Verilog的行為級建模方式，這是最常用且最易於理解的建模方法。我們將詳細講解`always`塊的用法，包括`always @()`組閤邏輯塊和`always @(posedge clk)`時序邏輯塊。`if-else`語句、`case`語句、`for`循環和`while`循環在行為級建模中的應用將被深入剖析，指導讀者如何用行為級代碼描述邏輯功能。 2.3 數據流建模： 我們將介紹Verilog的數據流建模方式，通過`assign`語句和連續賦值來實現組閤邏輯電路。讀者將學習如何使用邏輯運算符和運算符優先級來描述數據之間的轉換關係。 2.4 結構化建模： 本書也將探討Verilog的結構化建模方式，通過實例講解如何實例化低層次的模塊來構建更復雜的係統。這有助於讀者理解模塊化設計思想，並學習如何將設計分解成可管理的單元。 2.5 任務（task）和函數（function）： 為瞭提高代碼的可重用性和可讀性，我們將介紹Verilog中的任務和函數。讀者將學習如何定義和調用任務與函數，以及它們在代碼組織中的作用。 2.6 參數化設計： 參數化設計是實現IP核復用的重要手段。我們將講解如何使用`parameter`關鍵字來定義參數，從而使模塊具有靈活性，能夠適應不同的設計需求。 2.7 激勵（testbench）的編寫： 為瞭驗證設計的正確性，編寫有效的激勵（testbench）至關重要。本書將詳細介紹如何使用Verilog編寫testbench，包括信號的初始化、激勵的生成、仿真時間的控製以及結果的檢查。我們將展示如何為組閤邏輯和時序邏輯設計編寫testbench，並介紹常用的仿真命令和技巧。 第三部分：FPGA/CPLD開發流程與實踐 在掌握瞭數字邏輯基礎和Verilog語言後，本部分將聚焦於實際的FPGA/CPLD開發流程。 3.1 FPGA/CPLD概述： 我們將簡要介紹FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）的基本原理、架構特點、優缺點以及應用領域。讀者將瞭解不同廠商（如Xilinx, Intel/Altera, Lattice等）的器件係列及其主要特點。 3.2 開發工具鏈介紹： 本書將重點介紹主流的FPGA/CPLD開發工具鏈，例如Xilinx的Vivado/ISE，Intel/Altera的Quartus Prime。我們將介紹這些工具的主要功能，包括代碼編輯、綜閤（Synthesis）、實現（Implementation，包括布局Place和布綫Route）、時序分析（Timing Analysis）、比特流生成（Bitstream Generation）以及硬件下載。 3.3 綜閤（Synthesis）： 綜閤是將RTL（Register Transfer Level）代碼轉化為門級網錶（Netlist）的過程。我們將詳細講解綜閤的原理，如何優化綜閤結果，以及理解綜閤報告（Synthesis Report）中的關鍵信息，例如邏輯資源利用率、時序性能等。 3.4 實現（Implementation）： 實現過程包括布局（Placement）和布綫（Routing），即將門級網錶映射到FPGA/CPLD的物理資源上。我們將討論布局布綫算法的基本思想，以及如何通過約束文件（Constraints File，如XDC, SDC）來指導實現過程，以滿足時序和麵積的要求。 3.5 時序分析（Timing Analysis）： 時序分析是FPGA/CPLD設計的核心環節，確保設計在給定的時鍾頻率下能夠穩定可靠地運行。本書將詳細講解建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）的概念，以及時序路徑的分析方法。我們將學習如何讀取和理解時序報告（Timing Report），識彆時序違例（Timing Violations），並掌握時序優化的策略。 3.6 約束文件（Constraints File）的應用： 約束文件是指導綜閤和實現過程的關鍵。我們將詳細介紹如何編寫時序約束（Timing Constraints，如時鍾定義、輸入輸齣延遲約束）、物理約束（Physical Constraints，如管腳分配）等。讀者將學會通過閤理的約束來優化設計性能。 3.7 仿真與驗證： 在硬件實現之前，仿真驗證是必不可少的步驟。本書將結閤實際案例，演示如何使用FPGA開發工具自帶的仿真器（如Vivado Simulator, ModelSim）對RTL代碼進行行為仿真和門級仿真。讀者將學習如何調試仿真波形，找齣代碼中的邏輯錯誤。 3.8 FPGA/CPLD硬件調試： 將設計下載到FPGA/CPLD芯片後，硬件調試是驗證設計功能的重要步驟。本書將介紹如何使用FPGA開發工具提供的片上邏輯分析儀（On-Chip Logic Analyzer，如Vivado ILA, Quartus SignalTap）來捕獲和分析硬件運行時的信號。我們將指導讀者如何配置和使用這些工具，以及如何根據調試結果來定位和解決硬件問題。 第四部分：典型應用實例 為瞭鞏固所學知識，本書將提供一係列典型的FPGA/CPLD應用實例，涵蓋不同層次的復雜度。 基礎模塊實例： LED閃爍控製器 數碼管顯示驅動 按鍵輸入消抖電路 簡單的UART（通用異步收發器）通信接口 中等復雜度實例： 基於狀態機的串口通信接收/發送模塊 簡單的DDR（雙數據率）內存控製器接口 SPI（串行外設接口）主/從控製器 VGA（視頻圖形陣列）信號生成器 高級應用初步： 簡單的ARM/RISC-V處理器接口邏輯 基於DSP（數字信號處理器）的信號處理模塊（例如FIR濾波器） SD卡接口控製器 每一個實例都將從需求分析、Verilog代碼編寫、testbench設計、仿真驗證到最終的FPGA/CPLD實現和硬件調試，提供完整的開發流程演示。這些實例將幫助讀者將理論知識轉化為實際的設計能力，並瞭解在不同應用場景下如何選擇和應用相應的技術。 學習本書的收益： 通過學習本書，讀者將能夠： 紮實掌握數字邏輯設計的理論基礎，理解數字電路的設計原理。 熟練掌握Verilog HDL語言，能夠使用行為級、數據流和結構化建模方式編寫高質量的HDL代碼。 熟悉FPGA/CPLD的開發流程，包括綜閤、實現、時序分析和硬件調試。 能夠獨立完成各種數字邏輯設計的項目，從概念到硬件實現。 為進一步學習更高級的數字係統設計、嵌入式係統開發以及ASIC（專用集成電路）設計打下堅實的基礎。 本書適閤於電子工程、計算機科學、自動化等專業的本科生、研究生，以及從事硬件開發、嵌入式係統設計的工程師。無論您是初學者還是有一定基礎的開發者，都能從本書中獲得寶貴的知識和實踐經驗。

評分☆☆☆☆☆

這本書在語言風格上非常直接和務實，少瞭一些學究氣的冗長論證，多瞭一些工程師間交流的精煉和效率。我發現它在處理一些晦澀難懂的概念時，采取瞭一種非常巧妙的類比和圖示結閤的方式。例如，在解釋有限狀態機（FSM）的狀態編碼時，書中引入瞭一個生動的類比，使得原本容易混淆的One-Hot編碼和二進製編碼的性能差異變得一目瞭然。此外，對於CPLD的有限邏輯單元的特性，這本書也有獨到的見解，它沒有將CPLD視為FPGA的“簡配版”，而是明確指齣瞭其在簡單控製邏輯和高扇入扇齣場景中的應用優勢，這在很多主流FPGA書籍中是會被一帶而過的細節。這種對目標器件特性的深刻洞察，使得讀者能夠做齣更明智的技術選型。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有一定經驗的硬件工程師，我通常對新齣的技術書籍持保留態度，總覺得裏麵能學到的新東西不多。然而，這本書在調試和驗證方法論上的闡述，成功地吸引瞭我的注意力。它不僅覆蓋瞭傳統的功能仿真，還花瞭很大篇幅介紹如何利用Testbench進行更高級的覆蓋率分析以及如何使用SystemVerilog的一些關鍵特性（盡管主綫是Verilog，但提及的驗證思想很有啓發性）。更重要的是，它強調瞭在FPGA設計流程中，自上而下的形式驗證和靜態時序分析（STA）的重要性。書中對STA報告中常見陷阱的解讀，遠比EDA工具自帶的幫助文檔來得直觀有效。這本書真正做到瞭將“設計”與“驗證”作為一個不可分割的整體來教授，而不是將驗證視為事後補救的環節，這一點非常符閤現代數字係統開發的要求。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，我原本對市麵上眾多的FPGA學習資料已經感到審美疲勞，大多內容都是對標準教科書的重復和簡單拼湊。但翻開這本《FPGA/CPLD應用技術》，我立刻感受到瞭其獨特的視角。作者似乎非常注重設計意圖和實際硬件資源的映射關係。在講解組閤邏輯和優化時，它並未停留在邏輯門級彆的等效替換，而是深入剖析瞭綜閤工具是如何將高級描述（如`if-else`或`case`語句）轉化為底層查找錶（LUT）資源的。這種“透明化”的處理過程，極大地幫助我理解瞭為什麼某些Verilog寫法會導緻資源浪費，而另一些則能高效利用芯片結構。特彆是關於時序收斂的章節，它沒有給齣空泛的建議，而是通過具體的代碼片段展示瞭如何通過流水綫技術或資源重定時來解決關鍵路徑問題，這對於提高設計性能至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本《FPGA/CPLD應用技術（Verilog語言版）》真是讓人眼前一亮，它在介紹數字邏輯設計基礎概念時，並沒有像很多教材那樣枯燥乏味地堆砌理論公式。相反，作者似乎花瞭大量心思，將Verilog HDL的語法結構與實際硬件操作緊密結閤起來，使得初學者在理解抽象概念時，能立刻聯想到具體的電路實現。比如，對於時序邏輯的設計，書中不僅僅是簡單地講解瞭D觸發器和狀態機的寫法，還通過一係列精心挑選的案例，演示瞭如何用Verilog來描述同步係統中的時序約束和狀態轉換。我尤其欣賞它對異步復位和握手協議的闡述，那部分內容深入淺齣，清晰地指齣瞭在不同設計場景下，選擇同步復位還是異步復位所帶來的利弊，這種實踐層麵的指導，對於剛接觸FPGA項目的人來說，無疑是金玉良寶。整個閱讀過程，我感覺就像是跟著一位經驗豐富的工程師在進行項目實戰演練，而非僅僅在啃一本冰冷的教科書。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭大量時間去研究這本關於FPGA/CPLD技術的書籍，並且我對其中關於係統級抽象和模塊化設計的章節印象最為深刻。許多教材在講解Verilog時，往往側重於寄存器傳輸級（RTL）的編碼細節，而忽略瞭如何構建一個可維護、可擴展的大型係統。然而，這本書非常齣色地彌補瞭這一空白。它用相當大的篇幅討論瞭層次化設計的重要性，強調瞭如何使用`generate`語句和參數化設計來應對不同規模和規格的硬件需求。書中對於IP核的封裝和接口定義的討論，也體現瞭現代電子設計流程的要求，它沒有止步於“能跑起來”的代碼，而是教會讀者如何編寫齣符閤工業標準的、易於綜閤和仿真的高質量代碼。這種關注點從底層邏輯到係統架構的提升，使得這本書的價值遠超一本基礎教程，更像是一本係統設計方法論的指南。