FPGA设计 张义和 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张义和 著

图书标签:

• FPGA
• 数字电路
• Verilog
• VHDL
• 可编程逻辑
• 硬件设计
• 电子工程
• 嵌入式系统
• 张义和
• FPGA设计

店铺： 典则俊雅图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030376039

商品编码：29791017604

包装：平装

出版时间：2013-07-01

图书基本信息,请以下列介绍为准
书名	FPGA设计
作者	张义和
定价	52.00元
ISBN号	9787030376039
出版社	科学出版社
出版日期	2013-07-01
版次	1

其他参考信息（以实物为准）
装帧：平装	开本：16开	重量：0.4
版次：1	字数：	页码：

插图

目录

内容提要

Altium Designer所提供的电路原理图绘图功能（简称电路绘图），一直都是群雄，它提供各种电路图结构的设计，包括单张式电路图、平坦式电路图、阶层式电路图，以及高效能的重复阶层式电路图，等等。 《FPGA设计》的主要目的是探讨FPGA设计，包括以VHDL为主的数字逻辑基础能力训练与应用技巧，并搭配NanoBoard 3000进行系统设计。 《FPGA设计》内容丰富、结构合理、图文并茂、语言清晰。适合各大中型院校电工、电子、自动化及相关专业师生参考阅读，同时适合作为电路设计工程师的参考用书。

编辑推荐

作者介绍

序言

《数字逻辑与硬件描述语言入门》 内容简介： 本书旨在为初学者提供一套系统、扎实的数字逻辑电路设计基础，并重点介绍业界广泛应用的硬件描述语言（HDL）Verilog。通过循序渐进的讲解和丰富的实践案例，帮助读者掌握从基本逻辑门到复杂数字系统的设计方法，并能熟练运用HDL进行逻辑电路的建模、仿真和综合。 第一章 数字逻辑基础 本章将带领读者走进数字逻辑的奇妙世界，从最基本的概念入手。我们将深入剖析逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的工作原理，理解它们在实现逻辑功能中的核心作用。随后，我们将学习如何组合这些基本门来构建更复杂的逻辑电路，例如组合逻辑电路，包括加法器、减法器、多路选择器、译码器和编码器等，并详细解析它们的真值表、逻辑表达式和电路实现。 为了使逻辑设计更加规范化和模块化，我们将介绍布尔代数的基本定律和定理，如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等，并演示如何利用这些代数工具进行逻辑表达式的化简，从而优化电路设计，减少器件数量和功耗。 时序逻辑是数字系统设计的重要组成部分，本章也将对此进行详细阐述。我们将深入理解触发器（D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器）的工作原理，它们如何存储信息并实现状态的转移。在此基础上，我们将学习如何构建时序逻辑电路，例如寄存器、计数器（同步计数器、异步计数器）和移位寄存器，它们在数据存储、处理和传输等应用中扮演着关键角色。 最后，本章将引入有限状态机（FSM）的概念，包括摩尔型和米利型FSM，并通过图示和状态转移表的分析，展示如何设计和实现具有特定行为模式的数字系统。我们将通过一些简单的实例，例如交通灯控制器、序列检测器等，来巩固所学的数字逻辑设计知识。 第二章 Verilog HDL 语言基础 本章将为读者打开通往现代数字电路设计大门的一把钥匙——Verilog硬件描述语言。我们将从Verilog的基本语法和结构出发，介绍如何使用它来描述数字电路。 首先，我们将学习Verilog的基本结构单元，例如模块（module）、端口（port）的声明和使用，理解如何定义输入、输出和双向端口。随后，我们将深入探讨Verilog的赋值语句，包括阻塞赋值（=）和非阻塞赋值（<=），并详细解析它们在组合逻辑和时序逻辑中的行为差异，这是正确编写Verilog代码的关键。 本章将系统介绍Verilog的两种主要描述方式：行为级建模和结构级建模。行为级建模使用过程块（always块）来描述电路的行为，我们将学习如何使用`always @()`来描述组合逻辑，以及如何使用`always @(posedge clk)`或`always @(negedge clk)`来描述时序逻辑。我们将深入理解`if-else`语句、`case`语句和循环语句（`for`, `while`, `repeat`）在行为级建模中的应用。 结构级建模则侧重于描述电路的结构，即将已有的模块实例化并连接起来。我们将学习如何使用实例化（instantiation）来构建复杂的电路，例如通过实例化多个加法器模块来构建多位加法器。 此外，本章还将介绍Verilog中的数据类型，包括`reg`, `wire`, `integer`, `parameter`等，以及它们的使用场景。我们将学习如何使用向量（vector）来表示多位信号，以及如何进行向量操作。 通过本章的学习，读者将能够使用Verilog编写简单的逻辑门、组合逻辑和时序逻辑模块，为后续更复杂的项目设计奠定坚实的基础。 第三章 Verilog HDL 高级特性与建模方法 在掌握了Verilog的基本语法后，本章将进一步深入挖掘其高级特性，并介绍更有效的建模方法，以应对更复杂的数字系统设计挑战。 我们将重点介绍Verilog中的运算符，包括算术运算符（+，-，，/，%），逻辑运算符（&，|，~，^），关系运算符（>, <, >=, <=），相等运算符（==, !=, ===, !==），位选择运算符（[ ]），以及移位运算符（<<, >>）。熟练掌握这些运算符将大大提高代码的表达能力和简洁性。 本章还将详细介绍Verilog中的函数（function）和任务（task）。函数用于计算一个返回值，通常用于组合逻辑的描述；任务则可以执行一系列操作，可以有零个或多个返回值，常用于行为级建模和测试激励的生成。理解它们的区别和适用场景，能够帮助我们写出更具复用性和模块化的代码。 我们将深入探讨Verilog中的生成语句（generate statement），这是一种强大的结构化语句，允许根据参数化值来生成重复的电路结构，非常适用于设计高度参数化和可重用的模块，例如实现可配置宽度的加法器或乘法器。 此外，本章还将介绍Verilog中一些常用的系统函数，例如`$display`, `$monitor`, `$time`, `$finish`等，它们在仿真过程中用于输出信息、监控信号和控制仿真流程，是调试代码不可或缺的工具。 最后，本章将介绍三种主要的Verilog建模范式：行为级建模（Behavioral Modeling）、数据流建模（Dataflow Modeling）和结构级建模（Structural Modeling）。我们将通过对比分析，帮助读者理解它们各自的优缺点以及适用的设计场景，并强调如何根据实际需求选择最合适的建模方式。我们将通过一些经典的数字系统模块，如存储器（RAM, ROM）、状态机控制单元等，来演示这些高级特性和建模方法的实际应用。 第四章 数字系统设计流程与实践 本章将引领读者走出现实的数字系统设计流程，将理论知识转化为实际可行的项目。我们将详细介绍从需求分析到最终产品实现的各个阶段，并结合Verilog HDL进行实践。 首先，我们将深入理解数字系统设计的典型流程。这包括需求规格说明、功能设计、逻辑设计、HDL编码、仿真验证、综合、布局布线以及硬件实现（如FPGA或ASIC）。我们将强调在每个阶段的关键任务和注意事项。 仿真验证是数字设计中至关重要的一环，本章将详细介绍如何编写Verilog测试平台（Testbench），用于产生激励信号、监控被测模块（DUT - Design Under Test）的输出，并与预期结果进行比较，以验证设计的正确性。我们将学习如何设计有效的测试向量，覆盖各种边界条件和异常情况。 接着，我们将介绍逻辑综合的概念。逻辑综合是将HDL代码转换为门级网表的过程，这个过程由专门的EDA工具完成。我们将了解综合工具的工作原理，以及如何通过设置综合选项来优化设计，例如面积（Area）、速度（Speed）和功耗（Power）。 最后，本章将通过一个或多个完整的项目实例，将前面章节所学的知识融会贯通。这些实例可能包括一个简单的微处理器控制器、一个图像处理单元或者一个通信协议接口等。我们将从项目需求出发，逐步进行功能划分、模块设计、Verilog编码、测试平台搭建、仿真验证、综合，并最终展示如何在FPGA开发板上实现和运行设计，让读者亲身体验数字系统设计的完整过程，从而建立起将理论转化为实践的信心和能力。 通过本书的学习，读者将不仅能够理解数字逻辑的内在规律，更能熟练掌握使用Verilog HDL进行高效、可靠的数字系统设计。本书既适合作为高等院校计算机科学、电子工程等相关专业学生的教材，也适合作为从事数字电路设计、FPGA开发的工程师的参考书籍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版实在是让人眼前一亮，那种简洁而又富有逻辑性的布局，在同类技术书籍中简直是一股清流。拿在手上就能感受到作者对细节的考究，每一个章节的过渡都显得那么自然流畅，仿佛在引导着读者一步步深入这个复杂的领域。我尤其喜欢它在理论阐述和实际应用之间的那种精妙平衡，既不会让初学者望而却步，也不会让有经验的工程师觉得内容空洞。书中穿插的一些思考题和自测环节，设计得非常巧妙，它们不仅仅是知识点的复述，更是激发我们主动去探索和验证的催化剂。每一次翻阅，都能在这些精心设计的结构中找到新的乐趣和启发，它真的做到了将晦涩的原理用最直观的方式呈现出来，而不是堆砌枯燥的公式和定义。这种设计上的用心，极大地提升了阅读体验，让人愿意沉浸其中，细细品味每一个字句背后的深意。

评分☆☆☆☆☆

作者对于系统级思维的强调，可以说是这本书中最让我震撼的一点。很多教材往往只关注具体的实现细节，却忽略了如何从宏观层面去规划和设计一个复杂的FPGA系统。然而，这本书从一开始就构建了一个清晰的架构蓝图，让我们明白每一个模块在整体系统中的角色和相互关系。这种自上而下的设计理念，极大地帮助我解决了以往在项目初期常常陷入的“只见树木不见森林”的困境。阅读过程中，我仿佛有了一位经验丰富的架构师在身边随时指点迷津，每当我对某个模块的设计感到迷茫时，回头看看书中所描绘的全局视图，立刻就能找到方向。这种能力培养，远比单纯掌握几个IP核的使用要宝贵得多，它塑造了一种更成熟、更专业的工程思维方式。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，介于严谨的学术论述和生动的技术分享之间，把握得非常到位。它既保证了技术名词和概念的准确无误，又避免了过度使用晦涩难懂的专业术语，使得阅读过程非常顺畅，几乎没有卡壳的地方。尤其是作者在解释一些底层硬件原理时，所采用的比喻和类比，简直是化腐朽为神奇。我发现自己对于那些原本以为很难理解的寄存器操作和资源映射过程，一下子就有了清晰的画面感。这种如同与一位学识渊博的同行轻松交谈般的阅读体验，极大地降低了学习曲线，让学习不再是一种负担，而更像是一次愉快的知识探索之旅，非常适合那些渴望快速掌握核心技能的工程师。

评分☆☆☆☆☆

令人称赞的是，这本书对最新的FPGA设计流程和工具链的接纳程度非常高，它似乎与业界的发展保持着同步的脉搏。在描述设计流程时，它不仅涵盖了传统的综合与布局布线，更强调了高层次综合（HLS）作为现代设计方法论的地位和应用技巧。对于如何有效地利用现代EDA工具进行调试和验证，书中也提供了许多基于真实项目经验的“小窍门”，这些往往是官方文档里找不到的“软技能”。例如，如何通过特定的调试接口高效地捕获异常波形，或者如何解读复杂的资源利用报告以指导代码优化，这些实战性的指导，让这本书的价值远远超出了教科书的范畴，更像是一本随时可以翻阅的“设计宝典”，确保你手中的知识和技能不会随着技术的快速迭代而过时。

评分☆☆☆☆☆

深入到具体的技术章节后，我发现作者在对时序约束和功耗管理的论述上，展现出了近乎偏执的严谨性。这部分内容，往往是许多教材处理得最为敷衍的“难点”，但这本书却用了大量的篇幅和细致的案例来剖析它们。特别是关于跨时钟域（CDC）处理的章节，作者没有停留在简单的握手信号层面，而是深入探讨了不同同步策略的适用场景和潜在风险，甚至配有详细的状态图和仿真验证的思路。这种对工程实际中“坑点”的精准预判和详尽解答，体现了作者深厚的实战经验。读完这些部分，我对于设计鲁棒性更强的硬件系统，充满了信心，感觉自己解决问题的能力得到了质实的飞跃，不再是简单地跑通仿真，而是真正理解了系统稳定运行背后的“玄机”。