基于FSM和Verilog HDL的数字电路设计 [英]皮德.明斯等 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 皮德.明斯等 著

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• 数字电路设计
• FSM
• Verilog HDL
• 状态机
• 硬件描述语言
• 电子工程
• 可编程逻辑器件
• FPGA
• 数字系统设计
• 电路设计

店铺： 典则俊雅图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111532927

商品编码：29833885028

包装：平装

出版时间：2016-06-01

图书基本信息,请以下列介绍为准
书名	基于FSM和Verilog HDL的数字电路设计
作者	皮德.明斯等
定价	120.00元
ISBN号	9787111532927
出版社	机械工业出版社
出版日期	2016-06-01
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：

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目录

内容提要

本书介绍了基于有限状态机（FSM）的数字电路硬件设计，通过结合工程案例来展示FSM是如何融入其中的。同时，本书还运用硬件描述语言VerilogHDL，通过编写可执行和仿真的代码，让读者从实际应用的角度获得一个完整的数字电路的设计思路。本书从设计方法，到编程语言，比较系统地介绍了数字电路的硬件设计，并结合实际案例进行详细的剖析。读者能够从本书中学到完整的设计思路，并可以借鉴或整合到自己的方案中，极大地方便了相关高校学生与专业人士的学习和运用。

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作者介绍

序言

现代数字电路设计的基石：有限状态机与Verilog HDL的深度探索 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字电路设计视角，聚焦于两种核心且不可或缺的工具：有限状态机（Finite State Machine, FSM）和硬件描述语言Verilog HDL。通过对这两者的精妙结合，我们将共同构建和理解复杂、高效且可靠的数字系统。 在日益数字化和智能化的时代，数字电路的设计能力已成为电子工程、计算机科学以及相关领域的核心竞争力。从微处理器到通信设备，从嵌入式系统到人工智能硬件，无一不依赖于精巧的数字逻辑设计。然而，设计这些系统并非易事。理解信号流、状态转换、时序逻辑以及如何将这些抽象概念转化为实际可实现的硬件，需要扎实的理论基础和熟练的实践技巧。本书将带领读者穿越数字设计迷宫，抵达理性与创造交织的彼岸。 有限状态机（FSM）作为描述和实现顺序逻辑电路的强大模型，是理解和设计数字系统的基石。它提供了一种系统化、结构化的方法来处理那些需要根据输入信号和当前状态来决定输出和下一状态的系统。FSM将复杂的行为分解为一系列离散的状态，并定义了状态之间的转移规则。这种模型不仅直观易懂，而且能够有效地管理和控制数字系统的复杂性。在本书中，我们将从FSM的基本概念出发，深入探讨其两种主要形式：米利型（Mealy Machine）和摩尔型（Moore Machine）。我们将详细分析它们的特性、应用场景以及设计上的考量，并通过丰富的实例，演示如何将抽象的状态图转化为具体的逻辑电路。读者将学会如何根据系统需求，绘制出清晰的状态图，并从中提取出状态方程和输出方程，为后续的硬件实现奠定坚实的基础。我们将剖析FSM在同步和异步电路设计中的作用，以及如何处理潜在的竞争冒险（Race Condition）和亚稳态（Metastability）等问题，确保设计的鲁棒性。 随着数字电路规模和复杂度的不断提升，传统的门级电路设计方法已难以应对。硬件描述语言（HDL）应运而生，而Verilog HDL凭借其强大的表达能力、广泛的应用和业界的支持，已成为数字电路设计的标准。Verilog HDL是一种抽象的语言，它允许设计者以更高级别的抽象来描述硬件的行为和结构，而无需关心底层的晶体管级细节。这种抽象极大地提高了设计效率，缩短了开发周期，并使得在各种复杂集成电路（IC）中实现设计成为可能。本书将带领读者全面掌握Verilog HDL的精髓。我们将从最基础的语法和数据类型开始，逐步深入到模块（module）、端口（port）、信号（signal）和变量（variable）等核心概念。读者将学习如何利用Verilog HDL描述组合逻辑（combinational logic）和时序逻辑（sequential logic），包括使用always块、if-else语句、case语句、assign语句等。特别地，我们将重点讲解如何使用Verilog HDL来描述有限状态机，包括状态寄存器的定义、状态转移逻辑的实现以及输出逻辑的生成。通过大量实际代码示例，读者将能够亲手编写出简洁、高效且可综合（synthesizable）的Verilog HDL代码，并理解不同编码风格的优缺点。 本书的核心在于将FSM的理论模型与Verilog HDL的强大实现能力完美融合。我们将通过一系列精心设计的案例研究，展示如何将一个具体的数字系统需求，从概念的提出，到FSM状态图的设计，再到使用Verilog HDL进行详细的 RTL（Register-Transfer Level）编码，最终到仿真验证。这些案例将涵盖不同类型的数字系统，例如： 简单的序列检测器： 演示如何设计一个能够识别特定二进制序列的FSM，并用Verilog HDL实现。 交通灯控制器： 构建一个模拟交通信号灯的FSM，考虑红、黄、绿灯的周期和切换逻辑，并通过Verilog HDL实现其控制逻辑。 简单的CPU指令解码器： 介绍如何设计一个FSM来解码CPU指令，并根据指令的不同执行相应的操作，使用Verilog HDL描述其控制单元。 状态机的异步复位与同步复位： 深入探讨在Verilog HDL中实现FSM时，如何正确处理复位（reset）信号，区分异步复位和同步复位，以及它们对电路行为的影响。 状态机的可综合性： 讲解编写可综合Verilog HDL代码的关键原则，确保代码能够被综合工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus等）正确地映射到实际的硬件逻辑门。 状态机的时序分析： 讨论FSM设计中的时序约束，包括时钟周期（clock period）、建立时间（setup time）和保持时间（hold time），以及如何通过Verilog HDL代码和仿真工具来分析和优化时序。 本书还将涵盖数字电路设计流程中的关键环节。在完成Verilog HDL代码编写后，读者将了解如何使用仿真工具（如ModelSim, VCS, QuestaSim等）来验证设计的正确性。我们将介绍测试平台（testbench）的编写技巧，如何生成激励信号（stimulus），以及如何通过波形（waveform）分析来调试代码。此外，本书还将简要介绍综合（synthesis）和布局布线（place and route）等后端设计流程的概念，让读者对整个数字IC设计流程有一个宏观的认识。 无论您是初次接触数字电路设计，还是希望深化对FSM和Verilog HDL的理解，本书都将是您宝贵的学习资源。我们致力于提供清晰易懂的解释，严谨的逻辑分析，以及丰富的实践指导。通过循序渐进的学习，您将不仅掌握构建复杂数字系统的理论框架，更将获得一手的设计经验。 掌握有限状态机和Verilog HDL，就是掌握了现代数字电路设计的核心语言。它们是您开启数字设计之旅，乃至在人工智能、物联网、嵌入式系统等前沿领域大展身手的强大武器。 让我们一起，用FSM的智慧和Verilog HDL的精确，创造属于我们的数字世界。

评分☆☆☆☆☆

我曾尝试过阅读一些关于数字逻辑设计的书籍，但总觉得内容不够深入，或者讲解过于抽象。这本书的书名，明确指出了FSM和Verilog HDL这两个核心要素，这让我觉得它会更加聚焦于实际的设计应用。我希望这本书能够提供一套系统性的学习框架，帮助我从零开始，逐步掌握FSM的设计方法论，并熟练运用Verilog HDL来实现这些设计。它是否会涵盖从概念到实现，再到仿真的全过程？它是否会提供一些关于如何选择合适的状态机类型，以及如何处理竞争冒险和毛刺等问题？我期望这本书能为我构建坚实的数字电路设计基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名正在学习和提升自身技能的工程师，我一直在寻找能够帮助我深入理解数字电路设计核心概念的优质书籍。这本书的书名“基于FSM和Verilog HDL的数字电路设计”恰好触及了我学习的重点。我希望这本书能够不仅仅是停留在概念的介绍，而是能够提供一些非常具体、可操作的设计指南。例如，它是否会详细讲解如何根据状态机的输入和输出信号，绘制出清晰的状态转移图？是否会示范如何将这些图一步步地转化为Verilog HDL代码，包括信号声明、always块的编写、case语句的使用等等？我渴望从中学习到实用的“套路”和“模板”，能够让我少走弯路。

评分☆☆☆☆☆

我一直在思考，如何才能在众多的数字电路设计书籍中找到一本真正能够提升我设计能力的著作。这本书的名称， “基于FSM和Verilog HDL的数字电路设计”，让我看到了希望。我希望它能够像一本武林秘籍一样，传授我一套精妙的 FSM 设计和 Verilog HDL 编码的“内功心法”。它是否会讲解如何对 FSM 进行状态优化，以减少触发器数量，降低功耗？它是否会提供一些关于可综合 Verilog HDL 代码的书写规范，确保我编写的代码能够被 FPGA 或 ASIC 厂商的综合工具正确解析？这些细节，往往是决定设计成败的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计朴实无华，封面上“基于FSM和Verilog HDL的数字电路设计”这个书名，就已经精准地概括了它的核心内容。我选择翻开这本书，很大程度上是被“FSM”这个词吸引。 Finite State Machine，有限状态机，这个概念在数字逻辑设计中扮演着至关重要的角色，几乎是任何一个复杂的时序电路设计绕不开的基石。在实际的项目中，我们经常需要将抽象的功能需求转化为具体的状态转移和输出逻辑，而FSM正是实现这一转化的有力工具。这本书能够系统地介绍FSM的设计方法，从最基础的状态转移图的绘制，到如何将其映射到Verilog HDL代码，再到不同类型的FSM（如Mealy和Moore机）的优缺点对比，甚至是如何优化FSM以提高性能和降低资源消耗，这些都是我非常期待的。

评分☆☆☆☆☆

数字电路的设计，归根结底是对硬件行为的描述和实现。而FSM，正是描述和实现这种行为的强大模型。我之所以对这本书如此感兴趣，是因为我深知，一个优秀FSM的设计，往往能够决定整个数字电路的性能和稳定性。我希望这本书能够深入探讨FSM的设计哲学，不仅仅是如何实现功能，更是如何实现高效、可靠、可维护的设计。它是否会提及一些关于异步FSM和同步FSM的设计考量，以及它们各自的优缺点？是否会探讨如何处理FSM在时序约束下的设计问题，例如如何避免亚稳态？这些都是在实际设计中非常棘手的问题。

评分☆☆☆☆☆

Verilog HDL的学习曲线可能对于初学者来说略有挑战，而FSM的逻辑思维也需要一定的训练。这本书能够将两者结合起来，这无疑是一个非常好的学习路径。我希望它能够为我提供一个循序渐进的学习过程，从最简单的FSM开始，逐步过渡到更复杂的应用。它是否会提供一些练习题，让我能够动手实践，巩固所学知识？是否会包含一些调试和仿真技巧，帮助我验证FSM的设计是否符合预期？我希望这本书能够让我不仅理解FSM和Verilog HDL的语法，更能掌握如何运用它们来解决实际的设计问题。

评分☆☆☆☆☆

Verilog HDL，作为目前业界主流的硬件描述语言之一，其重要性不言而喻。对于我这样一个在数字电路设计领域摸爬滚打多年的工程师来说，熟练掌握Verilog HDL是必不可少的技能。这本书以Verilog HDL为载体，讲解FSM的设计，这无疑为我提供了一个将理论知识与实践操作紧密结合的平台。我希望它能详细地阐述如何利用Verilog HDL来描述状态机，包括状态寄存器的定义、状态转移逻辑的编写、输出逻辑的实现，以及如何处理同步和异步复位等细节。更重要的是，我期待书中能够给出一些实际的项目案例，通过这些案例，我能够学习到如何将Verilog HDL的语法和特性巧妙地运用到FSM的设计中，从而写出高效、可读性强、易于综合的HDL代码。

评分☆☆☆☆☆

我之所以对这本书的“FSM”部分格外关注，是因为我经常在工作中遇到一些状态复杂、逻辑繁琐的设计。如何清晰地定义状态，如何设计优雅的状态转移，如何在保证功能正确性的前提下，尽量减少状态的数量，提高电路的效率，这些都是我一直在探索的问题。我希望这本书能够深入浅出地讲解FSM的设计原则和技巧，例如，它是否会探讨如何使用状态编码（如二进制编码、独热编码、格雷码）对状态进行表示，以及不同编码方式对电路性能的影响？它是否会提供一些实用的调试技巧，帮助我们快速定位FSM设计中的错误？这些都是我在阅读过程中非常看重的内容。

评分☆☆☆☆☆

这本书的副标题“[英]皮德.明斯等”也暗示了其国际化的视角和可能借鉴的国外先进设计理念。我非常好奇作者们是如何看待FSM在现代数字电路设计中的地位和作用的。是仅仅将其作为一个基础的逻辑模块来介绍，还是会将其与更高级的设计方法学相结合？例如，它是否会提及如何使用高层次综合（HLS）工具来自动生成FSM，或者如何在Verilog HDL中利用模块化设计思想来构建更复杂的FSM系统？我期待能够从书中获得一些突破性的认识，不仅仅是学习如何设计一个简单的状态机，而是能够理解FSM在整个数字系统架构中所扮演的角色，以及如何将其与其他设计元素有机地结合起来。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对数字电路设计充满热情的人，我一直在寻找能够激发我灵感的书籍。这本书的书名，虽然显得较为学术化，但我相信其内容一定能够为我带来启发。我期待它不仅仅是枯燥的理论讲解，而是能够通过生动的案例和深入的分析，展现FSM和Verilog HDL在实际应用中的魅力。例如，它是否会介绍一些经典数字电路的设计，如移位寄存器、计数器、序列检测器等，并详细讲解如何利用FSM和Verilog HDL来实现它们？我渴望从这些案例中学习到大师的设计思路，并将这些经验应用到我自己的项目中。