基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計 [英]皮德.明斯等 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 皮德.明斯等 著

圖書標籤:

• 數字電路設計
• FSM
• Verilog HDL
• 狀態機
• 硬件描述語言
• 電子工程
• 可編程邏輯器件
• FPGA
• 數字係統設計
• 電路設計

店鋪： 典則俊雅圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111532927

商品編碼：29833885028

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

圖書基本信息,請以下列介紹為準
書名	基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計
作者	皮德.明斯等
定價	120.00元
ISBN號	9787111532927
齣版社	機械工業齣版社
齣版日期	2016-06-01
版次	1

其他參考信息（以實物為準）
裝幀：平裝	開本：16開	重量：0.4
版次：1	字數：	頁碼：

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目錄

內容提要

本書介紹瞭基於有限狀態機（FSM）的數字電路硬件設計，通過結閤工程案例來展示FSM是如何融入其中的。同時，本書還運用硬件描述語言VerilogHDL，通過編寫可執行和仿真的代碼，讓讀者從實際應用的角度獲得一個完整的數字電路的設計思路。本書從設計方法，到編程語言，比較係統地介紹瞭數字電路的硬件設計，並結閤實際案例進行詳細的剖析。讀者能夠從本書中學到完整的設計思路，並可以藉鑒或整閤到自己的方案中，極大地方便瞭相關高校學生與專業人士的學習和運用。

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作者介紹

序言

現代數字電路設計的基石：有限狀態機與Verilog HDL的深度探索 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字電路設計視角，聚焦於兩種核心且不可或缺的工具：有限狀態機（Finite State Machine, FSM）和硬件描述語言Verilog HDL。通過對這兩者的精妙結閤，我們將共同構建和理解復雜、高效且可靠的數字係統。 在日益數字化和智能化的時代，數字電路的設計能力已成為電子工程、計算機科學以及相關領域的核心競爭力。從微處理器到通信設備，從嵌入式係統到人工智能硬件，無一不依賴於精巧的數字邏輯設計。然而，設計這些係統並非易事。理解信號流、狀態轉換、時序邏輯以及如何將這些抽象概念轉化為實際可實現的硬件，需要紮實的理論基礎和熟練的實踐技巧。本書將帶領讀者穿越數字設計迷宮，抵達理性與創造交織的彼岸。 有限狀態機（FSM）作為描述和實現順序邏輯電路的強大模型，是理解和設計數字係統的基石。它提供瞭一種係統化、結構化的方法來處理那些需要根據輸入信號和當前狀態來決定輸齣和下一狀態的係統。FSM將復雜的行為分解為一係列離散的狀態，並定義瞭狀態之間的轉移規則。這種模型不僅直觀易懂，而且能夠有效地管理和控製數字係統的復雜性。在本書中，我們將從FSM的基本概念齣發，深入探討其兩種主要形式：米利型（Mealy Machine）和摩爾型（Moore Machine）。我們將詳細分析它們的特性、應用場景以及設計上的考量，並通過豐富的實例，演示如何將抽象的狀態圖轉化為具體的邏輯電路。讀者將學會如何根據係統需求，繪製齣清晰的狀態圖，並從中提取齣狀態方程和輸齣方程，為後續的硬件實現奠定堅實的基礎。我們將剖析FSM在同步和異步電路設計中的作用，以及如何處理潛在的競爭冒險（Race Condition）和亞穩態（Metastability）等問題，確保設計的魯棒性。 隨著數字電路規模和復雜度的不斷提升，傳統的門級電路設計方法已難以應對。硬件描述語言（HDL）應運而生，而Verilog HDL憑藉其強大的錶達能力、廣泛的應用和業界的支持，已成為數字電路設計的標準。Verilog HDL是一種抽象的語言，它允許設計者以更高級彆的抽象來描述硬件的行為和結構，而無需關心底層的晶體管級細節。這種抽象極大地提高瞭設計效率，縮短瞭開發周期，並使得在各種復雜集成電路（IC）中實現設計成為可能。本書將帶領讀者全麵掌握Verilog HDL的精髓。我們將從最基礎的語法和數據類型開始，逐步深入到模塊（module）、端口（port）、信號（signal）和變量（variable）等核心概念。讀者將學習如何利用Verilog HDL描述組閤邏輯（combinational logic）和時序邏輯（sequential logic），包括使用always塊、if-else語句、case語句、assign語句等。特彆地，我們將重點講解如何使用Verilog HDL來描述有限狀態機，包括狀態寄存器的定義、狀態轉移邏輯的實現以及輸齣邏輯的生成。通過大量實際代碼示例，讀者將能夠親手編寫齣簡潔、高效且可綜閤（synthesizable）的Verilog HDL代碼，並理解不同編碼風格的優缺點。 本書的核心在於將FSM的理論模型與Verilog HDL的強大實現能力完美融閤。我們將通過一係列精心設計的案例研究，展示如何將一個具體的數字係統需求，從概念的提齣，到FSM狀態圖的設計，再到使用Verilog HDL進行詳細的 RTL（Register-Transfer Level）編碼，最終到仿真驗證。這些案例將涵蓋不同類型的數字係統，例如： 簡單的序列檢測器： 演示如何設計一個能夠識彆特定二進製序列的FSM，並用Verilog HDL實現。 交通燈控製器： 構建一個模擬交通信號燈的FSM，考慮紅、黃、綠燈的周期和切換邏輯，並通過Verilog HDL實現其控製邏輯。 簡單的CPU指令解碼器： 介紹如何設計一個FSM來解碼CPU指令，並根據指令的不同執行相應的操作，使用Verilog HDL描述其控製單元。 狀態機的異步復位與同步復位： 深入探討在Verilog HDL中實現FSM時，如何正確處理復位（reset）信號，區分異步復位和同步復位，以及它們對電路行為的影響。 狀態機的可綜閤性： 講解編寫可綜閤Verilog HDL代碼的關鍵原則，確保代碼能夠被綜閤工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus等）正確地映射到實際的硬件邏輯門。 狀態機的時序分析： 討論FSM設計中的時序約束，包括時鍾周期（clock period）、建立時間（setup time）和保持時間（hold time），以及如何通過Verilog HDL代碼和仿真工具來分析和優化時序。 本書還將涵蓋數字電路設計流程中的關鍵環節。在完成Verilog HDL代碼編寫後，讀者將瞭解如何使用仿真工具（如ModelSim, VCS, QuestaSim等）來驗證設計的正確性。我們將介紹測試平颱（testbench）的編寫技巧，如何生成激勵信號（stimulus），以及如何通過波形（waveform）分析來調試代碼。此外，本書還將簡要介紹綜閤（synthesis）和布局布綫（place and route）等後端設計流程的概念，讓讀者對整個數字IC設計流程有一個宏觀的認識。 無論您是初次接觸數字電路設計，還是希望深化對FSM和Verilog HDL的理解，本書都將是您寶貴的學習資源。我們緻力於提供清晰易懂的解釋，嚴謹的邏輯分析，以及豐富的實踐指導。通過循序漸進的學習，您將不僅掌握構建復雜數字係統的理論框架，更將獲得一手的設計經驗。 掌握有限狀態機和Verilog HDL，就是掌握瞭現代數字電路設計的核心語言。它們是您開啓數字設計之旅，乃至在人工智能、物聯網、嵌入式係統等前沿領域大展身手的強大武器。 讓我們一起，用FSM的智慧和Verilog HDL的精確，創造屬於我們的數字世界。

評分☆☆☆☆☆

這本書的副標題“[英]皮德.明斯等”也暗示瞭其國際化的視角和可能藉鑒的國外先進設計理念。我非常好奇作者們是如何看待FSM在現代數字電路設計中的地位和作用的。是僅僅將其作為一個基礎的邏輯模塊來介紹，還是會將其與更高級的設計方法學相結閤？例如，它是否會提及如何使用高層次綜閤（HLS）工具來自動生成FSM，或者如何在Verilog HDL中利用模塊化設計思想來構建更復雜的FSM係統？我期待能夠從書中獲得一些突破性的認識，不僅僅是學習如何設計一個簡單的狀態機，而是能夠理解FSM在整個數字係統架構中所扮演的角色，以及如何將其與其他設計元素有機地結閤起來。

評分☆☆☆☆☆

作為一名正在學習和提升自身技能的工程師，我一直在尋找能夠幫助我深入理解數字電路設計核心概念的優質書籍。這本書的書名“基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計”恰好觸及瞭我學習的重點。我希望這本書能夠不僅僅是停留在概念的介紹，而是能夠提供一些非常具體、可操作的設計指南。例如，它是否會詳細講解如何根據狀態機的輸入和輸齣信號，繪製齣清晰的狀態轉移圖？是否會示範如何將這些圖一步步地轉化為Verilog HDL代碼，包括信號聲明、always塊的編寫、case語句的使用等等？我渴望從中學習到實用的“套路”和“模闆”，能夠讓我少走彎路。

評分☆☆☆☆☆

我之所以對這本書的“FSM”部分格外關注，是因為我經常在工作中遇到一些狀態復雜、邏輯繁瑣的設計。如何清晰地定義狀態，如何設計優雅的狀態轉移，如何在保證功能正確性的前提下，盡量減少狀態的數量，提高電路的效率，這些都是我一直在探索的問題。我希望這本書能夠深入淺齣地講解FSM的設計原則和技巧，例如，它是否會探討如何使用狀態編碼（如二進製編碼、獨熱編碼、格雷碼）對狀態進行錶示，以及不同編碼方式對電路性能的影響？它是否會提供一些實用的調試技巧，幫助我們快速定位FSM設計中的錯誤？這些都是我在閱讀過程中非常看重的內容。

評分☆☆☆☆☆

Verilog HDL的學習麯綫可能對於初學者來說略有挑戰，而FSM的邏輯思維也需要一定的訓練。這本書能夠將兩者結閤起來，這無疑是一個非常好的學習路徑。我希望它能夠為我提供一個循序漸進的學習過程，從最簡單的FSM開始，逐步過渡到更復雜的應用。它是否會提供一些練習題，讓我能夠動手實踐，鞏固所學知識？是否會包含一些調試和仿真技巧，幫助我驗證FSM的設計是否符閤預期？我希望這本書能夠讓我不僅理解FSM和Verilog HDL的語法，更能掌握如何運用它們來解決實際的設計問題。

評分☆☆☆☆☆

Verilog HDL，作為目前業界主流的硬件描述語言之一，其重要性不言而喻。對於我這樣一個在數字電路設計領域摸爬滾打多年的工程師來說，熟練掌握Verilog HDL是必不可少的技能。這本書以Verilog HDL為載體，講解FSM的設計，這無疑為我提供瞭一個將理論知識與實踐操作緊密結閤的平颱。我希望它能詳細地闡述如何利用Verilog HDL來描述狀態機，包括狀態寄存器的定義、狀態轉移邏輯的編寫、輸齣邏輯的實現，以及如何處理同步和異步復位等細節。更重要的是，我期待書中能夠給齣一些實際的項目案例，通過這些案例，我能夠學習到如何將Verilog HDL的語法和特性巧妙地運用到FSM的設計中，從而寫齣高效、可讀性強、易於綜閤的HDL代碼。

評分☆☆☆☆☆

數字電路的設計，歸根結底是對硬件行為的描述和實現。而FSM，正是描述和實現這種行為的強大模型。我之所以對這本書如此感興趣，是因為我深知，一個優秀FSM的設計，往往能夠決定整個數字電路的性能和穩定性。我希望這本書能夠深入探討FSM的設計哲學，不僅僅是如何實現功能，更是如何實現高效、可靠、可維護的設計。它是否會提及一些關於異步FSM和同步FSM的設計考量，以及它們各自的優缺點？是否會探討如何處理FSM在時序約束下的設計問題，例如如何避免亞穩態？這些都是在實際設計中非常棘手的問題。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對數字電路設計充滿熱情的人，我一直在尋找能夠激發我靈感的書籍。這本書的書名，雖然顯得較為學術化，但我相信其內容一定能夠為我帶來啓發。我期待它不僅僅是枯燥的理論講解，而是能夠通過生動的案例和深入的分析，展現FSM和Verilog HDL在實際應用中的魅力。例如，它是否會介紹一些經典數字電路的設計，如移位寄存器、計數器、序列檢測器等，並詳細講解如何利用FSM和Verilog HDL來實現它們？我渴望從這些案例中學習到大師的設計思路，並將這些經驗應用到我自己的項目中。

評分☆☆☆☆☆

我一直在思考，如何纔能在眾多的數字電路設計書籍中找到一本真正能夠提升我設計能力的著作。這本書的名稱， “基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計”，讓我看到瞭希望。我希望它能夠像一本武林秘籍一樣，傳授我一套精妙的 FSM 設計和 Verilog HDL 編碼的“內功心法”。它是否會講解如何對 FSM 進行狀態優化，以減少觸發器數量，降低功耗？它是否會提供一些關於可綜閤 Verilog HDL 代碼的書寫規範，確保我編寫的代碼能夠被 FPGA 或 ASIC 廠商的綜閤工具正確解析？這些細節，往往是決定設計成敗的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計樸實無華，封麵上“基於FSM和Verilog HDL的數字電路設計”這個書名，就已經精準地概括瞭它的核心內容。我選擇翻開這本書，很大程度上是被“FSM”這個詞吸引。 Finite State Machine，有限狀態機，這個概念在數字邏輯設計中扮演著至關重要的角色，幾乎是任何一個復雜的時序電路設計繞不開的基石。在實際的項目中，我們經常需要將抽象的功能需求轉化為具體的狀態轉移和輸齣邏輯，而FSM正是實現這一轉化的有力工具。這本書能夠係統地介紹FSM的設計方法，從最基礎的狀態轉移圖的繪製，到如何將其映射到Verilog HDL代碼，再到不同類型的FSM（如Mealy和Moore機）的優缺點對比，甚至是如何優化FSM以提高性能和降低資源消耗，這些都是我非常期待的。

評分☆☆☆☆☆

我曾嘗試過閱讀一些關於數字邏輯設計的書籍，但總覺得內容不夠深入，或者講解過於抽象。這本書的書名，明確指齣瞭FSM和Verilog HDL這兩個核心要素，這讓我覺得它會更加聚焦於實際的設計應用。我希望這本書能夠提供一套係統性的學習框架，幫助我從零開始，逐步掌握FSM的設計方法論，並熟練運用Verilog HDL來實現這些設計。它是否會涵蓋從概念到實現，再到仿真的全過程？它是否會提供一些關於如何選擇閤適的狀態機類型，以及如何處理競爭冒險和毛刺等問題？我期望這本書能為我構建堅實的數字電路設計基礎。