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董海青 著

图书标签:

• 可编程逻辑器件
• PLD
• FPGA
• 数字逻辑
• 硬件描述语言
• VHDL
• Verilog
• 数字电路
• 可编程逻辑
• 集成电路

店铺： 妙语书言图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302287988

商品编码：29836472941

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名：可编程逻辑器件基础

定价：25.00元

作者：董海青

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787302287988

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书主要包括器件、工具、语言、单元电路和实例五个部分。器件部分主要介绍了目前常用的可编程逻辑器件及其发展；工具部分主要介绍了仿真工具ModelSim、综合工具XilinxISE和开发板；语言部分详细介绍了VerilogHDL的基本语法、程序结构等；单元电路部分主要介绍了组合逻辑电路和时序逻辑电路的VerilogHDL设计和仿真验证；实例部分主要介绍了基于开发板的复杂数字系统的基本设计和验证。
　　《21世纪高职高专电子信息类实用规划教材：可编程逻辑器件基础》可作为高职高专微电子技术、电子线路设计、通信技术等相关专业的教材用书，同时也可以作为从事FPGA设计的相关从业人员的参考用书。

目录

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章　器件概述
1.1　PLD的发展
1.2　PLD的分类
1.2.1　低集成度PLD
1.2.2　高集成度PLD
1.3　常见PLD厂商及器件简介
1.3.1　常见厂商简介
1.3.2　Xilinx公司常用FPGA简介
1.3.3　Altera公司常用FPGA简介
本章小结
习题

第2章　开发工具
2.1　软件开发工具
2.1.1　EDA技术简介
2.1.2　仿真工具
2.1.3　综合工具
2.1.4　库编译
2.2　硬件开发工具
2.3　实训练习
2.3.1　ModelSim实训
2.3.2　ISE Design实训
2.3.3　Quartus Ⅱ实训
本章小结
习题

第3章　硬件描述语言
3.1　硬件描述语言概述
3.1.1　HDL的发展
3.1.2　HDL的应用
3.1.3　Verilog HDL的优点
3.1.4　Verilog设计流程
3.2　Verilog HDL基础语法
3.2.1　Verilog HDL模块
3.2.2　Verilog HDL数据和语法规则
3.2.3　Verilog HDL运算符
3.2.4　Verilog HDL的赋值语句和块语句
3.2.5　Verilog HDL的条件语句和循环语句
3.2.6　Verilog HDL的结构说明语句
3.2.7　Verilog HDL的编译预处理
本章小结
习题

第4章　数字逻辑设计
4.1　单元电路设计
4.1.1　组合逻辑设计
4.1.2　时序逻辑设计
4.2　复杂电路设计
4.3　有限状态机
4.3.1　有限状态机的特点
4.3.2　状态机编码
4.3.3　有限状态机的设计步骤
4.3.4　Moore型状态机设计
本章小结
习题

第5章　基于开发板的FPGA设计
5.1　FPGA数字系统设计
5.1.1　实训项目之LED循环流水灯
5.1.2　实训项目之十进制计数器
5.1.3　实训项目之百进制计数器
5.2　FPGA嵌入式设计
5.2.1　Xilinx FPGA嵌入式简介
5.2.2　MicroBlaze的构架及接口
5.2.3　基于MicroBlaze的嵌入式设计
本章小结
习题
附录
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《集成电路设计导论：从基础到前沿》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面、深入的集成电路（IC）设计知识体系。从最基本的半导体物理原理出发，循序渐进地引导读者理解现代电子器件的底层运作机制，进而掌握数字电路、模拟电路的设计方法，最终触及先进的系统级芯片（SoC）设计与验证技术。本书不仅强调理论知识的严谨性，更注重实践能力的培养，通过丰富的实例和仿真工具的运用，帮助读者将抽象的理论转化为具体的工程解决方案。 第一部分：半导体基础与器件模型 在本书的第一部分，我们将首先回顾并深化对半导体物理基础的理解。这包括晶体管的工作原理，如MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和BJT（双极结型晶体管）的特性、跨导、漏极电流等关键参数的推导与分析。我们将详细介绍不同工艺下的晶体管模型，例如SPICE模型，以及如何利用这些模型进行精确的电路仿真。此外，还将探讨沟道长度调制、短沟道效应、亚阈值区行为等高级概念，为后续的电路设计打下坚实基础。 第二部分：数字集成电路设计 数字集成电路是现代电子系统的核心。本部分将从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）讲起，逐步构建组合逻辑电路和时序逻辑电路。我们将深入讲解逻辑功能的实现，包括卡诺图化简、Quine-McCluskey算法等优化方法。对于组合逻辑电路，我们将介绍多路选择器、译码器、编码器、加法器、比较器等常用模块的设计原理和Verilog/VHDL等硬件描述语言（HDL）的运用。 时序逻辑电路是实现存储和状态控制的关键。本书将详细阐述触发器（D触发器、JK触发器、T触发器）和锁存器的工作原理，以及它们如何构成寄存器、计数器、状态机等。我们将学习有限状态机（FSM）的设计方法，包括Moore型和Mealy型状态机的状态图绘制、状态分配和状态方程推导。同步时序逻辑和异步时序逻辑的设计考量也将被深入探讨。 此外，本部分还将介绍数字信号处理（DSP）在集成电路中的基本应用，如滤波器、乘法器、累加器等模块的设计。时钟同步、时钟树综合（CTS）、时序约束和时序违例分析等关键的数字后端设计流程也将得到阐述，帮助读者理解如何将逻辑设计转化为可制造的芯片。 第三部分：模拟集成电路设计 模拟集成电路负责处理连续变化的信号，是连接物理世界与数字世界的桥梁。本部分将从最基本的电阻、电容、电感和各种有源器件（如二极管、晶体管）的非线性特性入手。我们将详细分析单级和多级放大器的设计，包括跨导放大器、运算放大器（Op-amp）的设计。 运放的稳定性、增益带宽积、输出阻抗、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）等关键性能指标的计算和优化将是重点。我们将学习负反馈在模拟电路中的重要作用，以及如何利用反馈来改善电路的性能。差分放大器、电流镜、电流源等基本模拟电路模块的设计和分析也将得到详尽的讲解。 振荡器、滤波器（主动滤波器和无源滤波器）、电压基准源、稳压器等模拟电路的典型应用也将被纳入讨论。最后，我们将触及ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的基本原理和常见结构，如逐次逼近型ADC、Σ-Δ调制型ADC、R-2R DAC等，为理解数据转换过程打下基础。 第四部分：超大规模集成电路（VLSI）设计流程与方法 随着集成电路的规模不断增大，一套高效的设计流程至关重要。本部分将系统介绍VLSI设计的主要流程，从系统级需求分析开始，经过前端设计（RTL设计、逻辑综合、静态时序分析）、后端设计（布局布线、物理验证）到制造和测试。 我们将重点讲解硬件描述语言（HDL）在现代IC设计中的关键作用，并对Verilog和VHDL进行比较和深入介绍。逻辑综合工具如何将HDL代码转化为门级网表，以及综合过程中的设计目标（面积、速度、功耗）权衡也将详细阐述。 后端设计是实现物理版图的关键。我们将探讨布局（placement）和布线（routing）的基本算法和策略，以及它们对芯片性能的影响。物理验证（Physical Verification）包括设计规则检查（DRC）、版图与原理图一致性检查（LVS）以及寄生参数提取（Parasitic Extraction）等，是保证芯片可制造性和功能正确性的最后一道防线。 第五部分：系统级芯片（SoC）设计与验证 现代高性能芯片通常采用系统级芯片（SoC）的架构，将多个功能模块（CPU、GPU、DSP、内存控制器、通信接口等）集成在一块芯片上。本部分将介绍SoC设计的挑战与机遇，包括总线协议（如AMBA AXI）、片上网络（NoC）等互连技术。 我们将重点讨论SoC的验证策略。仿真（Simulation）、形式验证（Formal Verification）和硬件加速验证（Hardware Acceleration）等验证方法将得到介绍。约束随机（Constrained Random）验证方法在发现深层bug中的关键作用也将被详细阐述，并通过SystemVerilog等更高级的HDL语言进行演示。 第六部分：先进主题与未来趋势 最后，本书将展望集成电路设计的未来。内容将涵盖低功耗设计技术（如时钟门控、电源门控、动态电压频率调整DVFS）、先进的封装技术（如3D ICs）、以及片上互连网络（NoC）在多核处理器和SoC中的应用。我们还将触及人工智能（AI）在EDA（电子设计自动化）工具中的应用，以及RISC-V等开源指令集架构（ISA）对IC设计行业的影响。 目标读者： 本书适合电子工程、微电子学、计算机科学等专业的本科生、研究生，以及从事集成电路设计、FPGA开发、嵌入式系统开发的工程师。读者应具备一定的数字电路和模拟电路基础知识。 学习目标： 通过学习本书，读者将能够： 理解集成电路设计的基本原理和流程。 掌握数字和模拟电路的设计与分析方法。 熟悉常用的EDA工具和硬件描述语言。 具备设计、验证和优化简单集成电路的能力。 对当前集成电路设计的前沿技术和未来趋势有初步认识。 本书致力于培养读者解决复杂工程问题的能力，为他们在集成电路设计领域深入发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我深信，掌握硬件描述语言（HDL）是进行PLD设计的基础，而这本书在这方面的讲解，我认为应该会非常扎实。从基础的语法、数据类型、运算符，到如何描述组合逻辑和时序逻辑，再到如何构建可重用模块和接口，我都希望书中能够提供清晰、全面的指导。我尤其期待书中能够深入讲解VHDL和Verilog的仿真机制，以及如何编写有效的测试平台来验证设计的正确性。此外，对于一些高级的HDL编程技巧，比如如何进行低功耗设计、如何利用并行处理能力、以及如何编写高效的并发语句，我都希望能从中获得启发。书中是否会提供关于HDL代码风格和优化建议？这对于提高代码的可读性、可维护性以及设计效率都至关重要。我希望通过学习，能够写出结构清晰、功能准确、性能优越的HDL代码。

评分☆☆☆☆☆

这本书在逻辑综合和时序分析部分的内容，对我来说是特别具有吸引力的。我一直认为，掌握逻辑综合和时序分析是PLD设计中至关重要的环节，它们直接关系到设计的性能和可靠性。我希望书中能够深入浅出地讲解逻辑综合的原理，包括各种综合算法的优缺点，以及如何编写高质量、易于综合的HDL代码。同时，对于时序分析，我期待书中能够详细介绍静态时序分析（STA）的基本概念、各种时序约束的设置方法、以及如何分析和解决时序违例问题。书中是否会提供关于时序报告的解读和优化技巧？例如，如何通过调整设计、修改约束或利用特定的FPGA资源来改善时序性能。我对书中可能包含的关于时序工具的使用指导也充满期待，因为掌握这些工具是高效进行时序分析的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书的读者群体设定，在我看来，非常广泛，它既可以作为一本入门读物，帮助初学者建立起PLD设计的基础知识，也可以作为一本参考书籍，为有一定经验的工程师提供更深入的理解和解决问题的思路。我特别看重书中关于设计流程和工具链的介绍。对于初学者来说，能够了解一个完整的PLD设计流程，从需求分析到硬件实现，会非常有帮助。对于有经验的工程师来说，书中可能还会介绍一些最新的设计方法和工具，例如关于版本控制、代码复用、以及自动化设计的理念。我希望书中能够详细介绍主流的PLD开发工具，如Xilinx ISE/Vivado、Altera Quartus等，并提供相关的操作指南和技巧。能够熟练使用这些工具，是进行PLD设计的必备技能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格我个人觉得非常适合初学者，或者说对于想要系统学习PLD知识的读者来说，它的循序渐进的方式显得尤为可贵。作者并没有一开始就抛出复杂的概念和晦涩的公式，而是从最基本的数字电路原理讲起，比如布尔代数、逻辑门的功能、以及各种基本逻辑单元的组合。这种基础性的铺垫，对于我这样可能在某些方面基础相对薄弱的读者来说，无疑是巨大的福音。它让我能够重新审视和巩固那些看似简单，但却支撑起整个PLD世界基石的概念。随后，它逐步引入了PLA、GAL、CPLD等早期的PLD器件，并解释了它们与早期离散逻辑芯片相比的优势，例如更高的集成度和灵活性。接着，它自然地过渡到了FPGA，并详细介绍了FPGA的硬件结构，如CLB（可配置逻辑块）和IOB（输入/输出块）等。我特别欣赏的是，书中并没有仅仅停留在理论介绍，而是穿插了大量的例子和图示，这极大地增强了理解的直观性，让抽象的电路结构和工作原理变得生动起来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计朴实无华，没有那种花里胡哨的插图，只有沉稳的字体和淡淡的书名，让人一眼就能感受到它是一本踏踏实实的专业书籍。我一直对微电子技术和嵌入式系统抱有浓厚的兴趣，尤其是在数字电路设计领域。随着科技的飞速发展，可编程逻辑器件（PLD）无疑是现代电子系统设计中不可或缺的关键组成部分。从简单的逻辑门到复杂的FPGA，它们提供了极大的灵活性和强大的功能，使得工程师们能够以前所未有的速度和效率实现复杂的数字逻辑。我一直想深入了解PLD的内部工作原理，以及如何有效地利用它们来构建高性能的电子产品。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇通往PLD神秘世界的大门。我期待它能够带领我从最基础的概念讲起，逐步深入到各种PLD的架构、编程模型、以及相关的设计工具和流程。能够理解这些，对于我日后进行具体的电子设计项目，无论是FPGA加速、ASIC原型验证，还是定制化的嵌入式系统开发，都将是至关重要的。我对书中关于逻辑综合、时序分析、以及物理实现这些核心环节的讲解充满了期待，希望它能帮助我建立起扎实的理论基础和实用的设计技能。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在电子工程领域摸爬滚打多年的工程师，我一直对PLD技术的发展动态保持着高度的关注。这本书的内容，在我看来，并没有局限于陈旧的知识点，而是着重于当前主流的PLD器件和设计方法。我特别感兴趣的是书中关于现代FPGA架构的阐述，特别是对于那些高性能、低功耗器件的设计理念和实现技术的探讨。例如，书中是否会深入分析现代FPGA中使用的先进技术，如低功耗设计技术、嵌入式处理器的集成、以及高速接口的设计与实现？另外，对于硬件描述语言（HDL）的学习，一直是PLD设计中的核心。我希望这本书能够提供清晰、实用的VHDL和Verilog编程指导，并展示如何利用这些语言来描述和实现复杂的数字逻辑功能。特别是关于模块化设计、IP核的使用以及代码的优化策略，这些都是提升设计效率和性能的关键。我对书中对于设计流程的讲解也寄予厚望，希望它能覆盖从需求分析、架构设计、HDL编码、仿真验证、逻辑综合、布局布线，到最终硬件实现的整个生命周期。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《可编程逻辑器件基础》，我第一时间就翻阅了目录，发现它涵盖了PLD领域的多个重要方面。从基础的逻辑门电路、组合逻辑和时序逻辑的基本概念，到各种PLD器件，如CPLD和FPGA的内部结构、工作原理，再到编程语言（如VHDL和Verilog）的应用，以及开发流程和工具链的使用，这本书似乎都做了比较全面的覆盖。我特别关注的是关于FPGA的部分，因为目前FPGA在很多领域都得到了广泛的应用，从通信、医疗、汽车到人工智能，它的身影无处不在。我希望能在这本书中找到对FPGA内部架构，例如查找表（LUT）、触发器（Flip-flop）、分布式RAM/ROM、DSP模块以及高速收发器（SerDes）等关键组成部分的详细阐述。同时，我也渴望了解如何利用这些资源来设计和实现高效的数字逻辑。此外，对于逻辑综合和静态时序分析（STA）这两大关键的设计环节，我也非常期待书中能够提供深入的讲解和实用的指导。毕竟，一个优秀的设计不仅要实现功能，还要满足性能、功耗和面积的要求，而STA是保证这一切的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节结构安排得非常合理，从基础到进阶，循序渐进，让读者能够有条不紊地学习。我发现，它在讲解不同PLD器件时，并没有简单地罗列它们的特性，而是深入分析了它们的设计哲学和技术演进。例如，在介绍CPLD时，它可能不仅讲述了CPLD的结构，还会对比其与早期PLA和PAL器件的优势，以及在某些特定场景下的适用性。而对于FPGA，它可能不仅详细描述了其内部的查找表（LUT）结构、可编程互连资源、以及配置方式，还会探讨不同厂商的FPGA架构特点和技术路线。我特别关注书中是否会提供关于不同PLD器件在功耗、性能、成本和灵活性等方面的权衡分析，这对于我在实际项目中选择合适的器件至关重要。同时，对各种PLD器件在不同应用领域的典型案例分析，我也充满期待，这能帮助我更好地理解它们的设计价值。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的深度和广度都抱有很高的期待。我希望它能够超越简单的概念介绍，而是深入到PLD设计的本质。例如，在讲解FPGA的内部结构时，它是否会深入分析查找表（LUT）的实现原理、可编程互连网络的拓扑结构、以及这些结构对设计性能的影响？在讲解逻辑综合时，它是否会涉及各种优化算法，如面积优化、速度优化、以及功耗优化？在讲解时序分析时，它是否会深入讨论时序路径的类型、时序约束的设置策略、以及如何进行高级的时序收敛？此外，我希望书中能够涉及一些更高级的主题，例如片上系统（SoC）的设计、嵌入式处理器与FPGA的集成、以及基于FPGA的加速计算等。这些内容将有助于我更全面地理解PLD技术在现代电子系统中的地位和作用。

评分☆☆☆☆☆

我注意到这本书的作者在撰写时，非常注重理论与实践的结合，这一点对于任何一个想要真正掌握PLD技术的读者来说都至关重要。在阅读过程中，我发现书中不仅提供了清晰的理论讲解，而且还融入了大量的实际应用案例和工程实践经验。例如，它可能详细介绍了一个完整的PLD项目从概念设计到最终实现的完整过程，包括如何选择合适的PLD器件、如何使用开发工具进行仿真和调试、以及如何进行性能优化等。我尤其期待书中关于实际工程中遇到的常见问题和解决方案的讨论，比如时序冲突、功耗限制、以及如何进行低功耗设计等。能够从这些实际案例中学习，远比枯燥的理论知识更有价值。这本书似乎并没有回避那些在实际设计中可能遇到的挑战，而是积极地引导读者去思考和解决问题，这对于培养独立解决工程问题的能力非常有帮助。