基於FPGA的數字係統研究與設計 9787030382931 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊軍，餘江 著

圖書標籤:

• FPGA
• 數字係統設計
• 可編程邏輯器件
• 硬件描述語言
• Verilog
• VHDL
• 數字電路
• 嵌入式係統
• 電子工程
• 高等教育

店鋪： 韻讀圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030382931

商品編碼：29865898373

包裝：平裝

齣版時間：2018-01-01

圖書基本信息
圖書名稱	基於FPGA的數字係統研究與設計	作者	楊軍,餘江
定價	99.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030382931	齣版日期	2018-01-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本		商品重量	0.4Kg

內容簡介

本書主要介紹基於FPGA數字係統的設計原理、開發方法和仿真測試過程，並通過工程實例分析FPGA實現過程中的技術細節。在基礎知識部分，主要介紹瞭開發語言和項目開發環境；在應用實例部分，分彆詳細地講解瞭5個FPGA實例的設計方法和具體步驟，涉及OFDM係統基帶傳輸、超聲波測距係統、雲存儲架構等，由淺入深，力求使讀者在較短的時間內掌握FPGA數字係統的設計過程。書中硬件和軟件設計分彆采用瞭硬件描述性語言和C語言，讀者需要具有的編程開發基礎。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

《現代數字集成電路設計與實踐》 內容簡介 本書深入探討瞭現代數字集成電路的設計、實現與驗證全過程，旨在為讀者提供一套係統、全麵且具有前瞻性的知識體係。全書圍繞數字信號處理、嵌入式係統開發、FPGA應用以及先進設計方法論等核心領域展開，兼顧理論深度與實踐指導性，適閤從事相關領域研究、開發以及希望提升專業技能的工程師、技術人員、研究生和高年級本科生。 第一部分：數字係統基礎與FPGA技術 本部分首先迴顧瞭數字邏輯設計的基礎概念，包括數字信號的錶示、邏輯門電路、組閤邏輯和時序邏輯電路的設計原則。在此基礎上，重點介紹瞭現場可編程門陣列（FPGA）這一核心硬件平颱。詳細闡述瞭FPGA的內部結構，如查找錶（LUT）、觸發器、塊RAM（BRAM）、DSP Slice等，以及其可編程性原理。書中詳細講解瞭如何利用硬件描述語言（HDL），如Verilog HDL和VHDL，來描述和構建數字邏輯電路。通過豐富的實例，讀者將學習到如何將抽象的邏輯設計轉化為可在FPGA上實現的網錶，並理解綜閤、布局布綫、時序分析等關鍵流程。 FPGA開發流程詳解： HDL語言基礎與高級特性： 從基本語法、數據類型、運算符講起，逐步深入到模塊化設計、參數化設計、生成語句、任務與函數等高級概念。特彆強調瞭如何編寫可綜閤（Synthesizable）的HDL代碼，避免使用不可綜閤的結構。 FPGA架構與資源利用： 詳細分析瞭不同FPGA廠商（如Xilinx、Intel/Altera）的架構特點，以及如何根據算法需求和硬件資源限製，對設計進行優化，最大化利用FPGA的並行處理能力、存儲資源和專用硬件單元（如DSP Slice、PCIe接口等）。 綜閤、布局與布綫： 深入剖析瞭EDA工具（如Vivado、Quartus Prime）在數字設計流程中的作用。詳細解釋瞭綜閤過程如何將HDL代碼轉換為門級網錶，以及布局（Placement）和布綫（Routing）如何將邏輯連接映射到FPGA的物理資源上。強調瞭時序約束（Timing Constraints）的重要性，以及如何通過優化設計和調整工具選項來滿足時序要求。 靜態時序分析（STA）： 詳細講解瞭STA的原理，包括建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）、時鍾周期（Clock Period）、時鍾偏移（Clock Skew）等關鍵概念。介紹瞭如何閱讀和分析STA報告，識彆時序違例（Timing Violations），並給齣相應的解決方法，如優化HDL代碼、調整物理布局、添加緩衝器等。 FPGA的調試與驗證： 介紹瞭在FPGA設計中進行調試的常用技術，包括邏輯分析儀（ILA）、嵌入式邏輯分析儀（ChipScope/SignalTap II）、以及仿真器（如Modelsim/Questa Sim）的使用。強調瞭基於測試平颱的仿真驗證方法，以及如何通過仿真來驗證設計的正確性。 第二部分：數字信號處理（DSP）與嵌入式係統 本部分將目光聚焦於數字信號處理的理論與實際應用，以及嵌入式係統設計。讀者將學習到數字濾波器的設計與實現，包括FIR和IIR濾波器的原理、設計方法和FPGA上的高效實現。同時，還將深入探討FFT（快速傅裏葉變換）等關鍵DSP算法，以及如何在FPGA上實現高性能的DSP係統。 DSP核心技術： 數字濾波器設計： 涵蓋瞭低通、高通、帶通、帶阻等各類數字濾波器的設計原理，包括窗函數法、頻率采樣法、切比雪夫法等FIR濾波器設計方法，以及雙綫性變換法、脈衝不變法等IIR濾波器設計方法。詳細介紹瞭濾波器係數的計算、量化誤差分析以及在FPGA上的架構設計，如直接型、級聯型、並行型等。 FFT算法與實現： 詳細講解瞭FFT算法的基本原理，包括蝶形運算、比特反轉等。重點在於如何在FPGA上實現高效的FFT處理器，分析不同FFT算法（如Cooley-Tukey、Stockham）的優缺點，以及如何優化內存訪問和計算流水綫，以達到高吞吐率和低資源占用的目標。 其他DSP算法： 介紹瞭一些常用的DSP算法，如相關（Correlation）、捲積（Convolution）、自適應濾波（Adaptive Filtering）等，並探討瞭其在FPGA上的實現策略。 嵌入式係統設計： 處理器架構與互聯： 詳細介紹RISC-V、ARM等主流嵌入式處理器架構，以及FPGA如何集成軟核或硬核處理器，構建SoC（System-on-Chip）平颱。重點講解瞭各種總綫接口標準，如AXI、AHB、APB等，以及如何設計高效的片上總綫互聯。 片上外設設計： 介紹瞭常見的片上外設，如UART、SPI、I2C、Ethernet MAC、SDIO、DDR控製器等，以及如何使用HDL語言或IP核來實現這些外設，並與處理器進行集成。 嵌入式軟件與硬件協同設計： 強調瞭軟件與硬件協同設計的重要性。介紹如何使用交叉編譯工具鏈、調試器等來開發和調試運行在FPGA上的嵌入式軟件，以及如何通過硬件加速來提升係統性能。 第三部分：高級設計方法論與應用 本部分將進一步提升讀者在數字係統設計領域的能力，引入先進的設計方法論和前沿應用。內容包括高級抽象層次的設計，如高層次綜閤（HLS）和係統級設計（System-Level Design），以及在通信、圖像處理、人工智能等領域的實際應用。 先進設計方法論： 高層次綜閤（HLS）： 詳細介紹HLS技術，如何使用C/C++/SystemC等高級語言來描述硬件，並由HLS工具自動生成HDL代碼。分析HLS的優勢，如縮短開發周期、提高設計抽象層次，以及HLS工具的常用選項和優化技巧。 係統級設計（SLD）： 探討更高級彆的係統級建模與仿真，以及如何通過模型驅動的開發流程來驗證係統架構和算法。介紹一些係統級設計工具和方法。 驗證與測試的自動化： 介紹麵嚮驗證的設計（OVM/UVM）方法論，以及如何構建可重用、可擴展的驗證環境。講解事務級建模（TLM）在係統級驗證中的應用，以及如何利用仿真加速器（如Emulation/Prototyping）來加速大型設計的驗證過程。 前沿應用領域： 通信係統設計： 介紹在軟件定義無綫電（SDR）、5G通信基站、高速數據傳輸等領域中FPGA的應用。重點講解調製解調、信道編碼、高速接口等關鍵模塊的設計。 圖像與視頻處理： 探討FPGA在實時圖像采集、濾波、增強、壓縮、目標檢測等方麵的應用。介紹常用的圖像處理算法在FPGA上的高效實現。 機器學習與人工智能加速： 介紹如何利用FPGA的並行計算能力來加速深度學習推理（Inference）和部分訓練任務。講解如何設計和優化神經網絡硬件加速器，以及與現有AI框架（如TensorFlow Lite、PyTorch）的結閤。 高性能計算（HPC）加速： 探討FPGA在科學計算、金融建模、大數據分析等領域的應用，以及如何設計定製化的硬件加速器來提升計算效率。 本書特色： 理論與實踐緊密結閤： 每個章節都配有詳細的原理講解和實際的工程案例，讀者可以通過閱讀和實踐，快速掌握相關技術。 前沿技術與工具： 涵蓋瞭當前數字集成電路設計領域最熱門的技術和工具，為讀者提供麵嚮未來的知識儲備。 多角度深入： 從硬件架構、HDL語言、EDA工具到算法實現和係統集成，全方位地展示數字集成電路的設計與實現。 清晰的邏輯結構： 章節之間邏輯清晰，循序漸進，幫助讀者建立完整的知識體係。 通過研讀本書，讀者將能夠熟練掌握現代數字集成電路的設計流程，深刻理解FPGA的強大能力，並能夠獨立完成復雜的數字係統設計項目，為在瞬息萬變的科技領域中脫穎而齣奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

最近接觸的一本關於計算機體係結構的書，讓我對現代計算機硬件的運行機製有瞭全新的認識。這本書並沒有僅僅停留在對CPU、內存、總綫等基本組件的介紹，而是深入剖析瞭它們之間的交互方式，以及這些交互如何影響計算機的整體性能。我被書中關於流水綫技術、緩存一緻性、指令集架構（ISA）等內容的講解所吸引。作者用清晰的語言和精妙的圖示，將這些抽象的概念具象化，讓我能夠直觀地理解CPU是如何高效地執行指令的，以及緩存是如何彌補內存速度瓶頸的。尤其讓我印象深刻的是，書中對不同CPU架構（如x86、ARM）的比較分析，以及它們在不同應用場景下的優劣勢。這讓我不再把計算機硬件看作是一個黑盒子，而是能夠從更宏觀的視角去理解它，甚至在進行軟件開發時，能夠考慮到硬件的特性，從而編寫齣更優化的代碼。書中還探討瞭並行計算和多核處理器的發展趨勢，以及它們對未來計算機體係結構的影響。這種從底層原理到前沿技術的講解，極大地拓寬瞭我的視野，也讓我對計算機科學的深度和廣度有瞭更深的體會。

評分☆☆☆☆☆

收到。以下是為您創作的10段圖書評價，每段不少於300字，以讀者的口吻寫齣，內容互不相同，風格多樣，且不包含您提供的圖書具體內容。 我最近翻閱瞭一本關於數字係統設計的書籍，雖然我無法提及具體書名，但我對其中關於硬件描述語言（HDL）的深入探討留下瞭深刻印象。作者並沒有止步於介紹Verilog或VHDL的基本語法，而是花瞭相當大的篇幅來講解如何構建高效、可讀性強的HDL代碼，以及如何利用這些語言來抽象復雜的數字邏輯。我特彆欣賞的是，書中通過一係列精心設計的案例，從簡單的組閤邏輯電路到復雜的時序邏輯模塊，逐步引導讀者理解HDL在實際項目中的應用。作者在講解時，總能巧妙地聯係實際的FPGA開發流程，比如綜閤、布局布綫、時序約束等環節，讓讀者在學習HDL的同時，也能對整個FPGA設計流程有一個宏觀的認識。其中關於狀態機設計的部分，分析得尤為透徹，不僅僅是給齣代碼，更重要的是闡述瞭不同狀態機實現方式的優缺點，以及在不同場景下的選擇依據。這對於我這種正在努力提升FPGA設計技能的學習者來說，無疑是醍醐灌頂。書中的配圖也相當精良，許多關鍵的電路圖和流程圖都清晰地展示瞭核心概念，使得抽象的理論知識變得具象化，更容易理解和記憶。總而言之，這本書在理論與實踐的結閤上做得非常齣色，為我構建紮實的數字係統設計基礎提供瞭極大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

最近偶然翻閱瞭一本關於高級數據結構與算法的書籍，它為我打開瞭一扇通往更高效編程世界的大門。這本書並非簡單地羅列各種數據結構和算法的實現代碼，而是深入剖析瞭它們背後的數學原理、設計思想以及在不同場景下的適用性。我被書中對圖算法、動態規劃、貪心算法等經典算法的詳盡講解所吸引。作者並沒有僅僅給齣算法的僞代碼，而是通過大量的圖示和生動的例子，將抽象的邏輯過程可視化，讓我能夠輕鬆地理解算法的執行流程和最優解的産生過程。尤其讓我印象深刻的是，書中對時間復雜度和空間復雜度的分析，不僅給齣瞭理論推導，還通過實例展示瞭不同算法在處理大規模數據時的性能差異，這對於我選擇和優化算法至關重要。此外，書中還探討瞭一些前沿的算法技術，如隨機化算法、近似算法等，以及它們在解決 NP-hard問題中的應用。這種從基礎原理到前沿技術的係統性講解，極大地提升瞭我分析問題和設計解決方案的能力，讓我能夠寫齣更高效、更優雅的代碼。

評分☆☆☆☆☆

我最近閱讀瞭一本關於嵌入式Linux係統開發的著作，它完全顛覆瞭我之前對嵌入式開發的認知。這本書並非簡單地介紹Linux命令和API，而是深入探討瞭如何在資源受限的嵌入式環境下，高效地構建和優化Linux係統。作者詳細闡述瞭內核的裁剪與配置，如何根據目標硬件選擇閤適的驅動程序，以及如何進行根文件係統的構建。我特彆欣賞的是，書中對bootloader、kernel、rootfs這三個關鍵部分的講解，每一個環節都進行瞭細緻的剖析，並且給齣瞭大量的實操指導。例如，在講解內核編譯時，書中詳細列齣瞭各種配置選項的含義，以及它們對係統性能和功能的影響，這讓我能夠根據具體項目需求，精確地配置內核。此外，書中還探討瞭嵌入式Linux係統的調試技巧，包括如何使用JTAG、GDB等工具來定位和解決問題，這對於我這種經常與嵌入式係統打交道的開發者來說，無疑是雪中送炭。本書不僅教我如何“做”，更教我“為什麼這麼做”，讓我從根本上理解嵌入式Linux係統的構建原理，為我獨立開發復雜的嵌入式Linux應用打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

一本關於信號處理的著作，讓我領略瞭數學理論在工程實踐中的強大力量。這本書並非僅僅停留在抽象的公式推導，而是將復雜的信號處理算法，如傅裏葉變換、濾波器設計、采樣理論等，通過生動形象的比喻和直觀的圖示，展現在讀者麵前。我尤其喜歡的是，書中針對不同應用場景，比如音頻處理、圖像分析、通信係統等，給齣瞭大量的實際案例，並且詳細分析瞭在這些場景下，如何選擇閤適的信號處理技術，如何優化算法參數，以達到最佳的處理效果。作者在講解過程中，特彆強調瞭對信號的理解和分析能力，認為這是進行有效信號處理的前提。書中對噪聲的抑製和信號的恢復等問題，有非常深入的探討，提供瞭多種行之有效的方法和技術。例如，在講解濾波器設計時，作者不僅介紹瞭各種濾波器類型（如巴特沃斯、切比雪夫等）的特性，還詳細說明瞭如何根據實際需求來選擇和設計濾波器，並給齣瞭相應的MATLAB或Python實現代碼示例，這對我來說非常有價值。這本書讓我認識到，信號處理遠不止是數學公式的堆砌，更是一種思維方式，一種解決問題的藝術。

評分☆☆☆☆☆

一本關於並行與分布式計算的著作，近期讓我對現代計算的底層邏輯有瞭前所未有的認知。這本書並非僅僅介紹多綫程或多進程的概念，而是深入剖析瞭現代計算的並行化和分布式化趨勢背後的原理與挑戰。我被書中對並發模型、同步機製、一緻性協議等內容的詳盡講解所吸引。作者並沒有停留在理論層麵，而是通過豐富的圖示和精心設計的算法示例，將抽象的概念具象化，讓我能夠直觀地理解多個計算單元如何協同工作，以及如何解決它們之間可能齣現的衝突和數據不一緻問題。尤其讓我印象深刻的是，書中對分布式事務、CAP定理、MapReduce等核心概念的深入探討，讓我能夠理解在海量數據和復雜計算場景下，如何設計健壯且高效的分布式係統。這本書不僅提升瞭我對並行與分布式計算的理論認知，更讓我能夠從更宏觀的視角去理解現代雲計算、大數據等技術背後的核心驅動力，為我深入理解和參與相關領域的技術發展提供瞭重要的知識儲備。

評分☆☆☆☆☆

一本關於網絡通信協議的著作，近期極大地豐富瞭我的知識儲備。它並非僅限於TCP/IP協議棧的錶麵介紹，而是深入探討瞭每一層協議的設計理念、工作原理以及在實際應用中的演進。我尤其被書中對TCP三次握手和四次揮手過程的細緻講解所吸引，通過大量的圖示和狀態轉移錶格，我清晰地理解瞭連接建立和斷開的每一個細節，以及其中包含的各種優化和容錯機製。書中對UDP協議的講解也同樣透徹，清晰地闡述瞭它在哪些場景下比TCP更具優勢。讓我印象深刻的是，書中還探討瞭HTTP、DNS、DHCP等應用層協議，並分析瞭它們是如何與傳輸層協議協同工作的。作者在講解過程中，總是能夠將抽象的網絡概念與實際的網絡設備和應用相結閤，讓我能夠更好地理解理論知識的實際價值。例如，書中對擁塞控製算法的深入分析，以及對網絡安全協議（如TLS/SSL）的講解，都讓我對網絡通信的復雜性和精妙性有瞭更深刻的認識。這本書不僅提升瞭我對網絡底層原理的理解，也讓我能夠更好地進行網絡應用的開發和故障排查。

評分☆☆☆☆☆

近期，我接觸瞭一本關於人機交互（HCI）的著作，它徹底改變瞭我對用戶體驗的理解。這本書並非僅僅列舉一些設計規範或交互原則，而是深入探討瞭人機交互的心理學基礎、認知過程以及如何設計齣真正符閤用戶需求的界麵。我被書中對用戶研究方法、原型設計、可用性測試等內容的詳盡講解所吸引。作者並沒有僅僅停留在理論層麵，而是通過大量的案例分析，展示瞭如何從用戶的角度齣發，去理解他們的行為模式、心理期望以及潛在需求。我尤其欣賞的是，書中對“同理心”這一概念的強調，認為這是設計齣優秀用戶體驗的前提。此外，書中還探討瞭情感化設計、無障礙設計等前沿理念，並給齣瞭許多實用的設計技巧和工具。這種從理論到實踐、從用戶需求到界麵實現的係統性講解，讓我不僅能夠更好地理解用戶行為，更能夠運用科學的方法和嚴謹的流程，設計齣既美觀又實用的用戶界麵，從而提升産品的整體競爭力。

評分☆☆☆☆☆

我近期讀到瞭一本關於軟件工程方法論的著作，它為我理解和實踐高效的軟件開發流程提供瞭全新的視角。這本書並非僅僅介紹敏捷開發、瀑布模型等主流方法論，而是深入探討瞭每種方法論的設計哲學、核心原則以及在不同項目中的適用場景。我被書中對需求分析、設計模式、測試驅動開發（TDD）等關鍵工程實踐的詳盡講解所吸引。作者並沒有僅僅停留在概念層麵，而是通過大量的案例研究，展示瞭如何在實際項目中有效地應用這些方法論。我尤其欣賞的是，書中對“迭代”和“增量”這兩個核心概念的深入闡述，讓我理解瞭如何通過小步快跑的方式來降低項目風險，並快速響應用戶需求的變化。此外，書中還探討瞭項目管理、團隊協作、代碼評審等軟件工程的軟技能，並給齣瞭許多實用的建議。這種從方法論到實踐的全麵講解，讓我不僅理解瞭“做什麼”，更理解瞭“為什麼這麼做”，為我構建更穩定、更可維護的軟件係統提供瞭堅實的理論基礎和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

在我的閱讀經曆中，有一些技術書籍能夠激發我深入思考，甚至改變我固有的認知模式。最近一本讓我有這種感受的，是關於嵌入式係統開發的。它不僅僅是羅列各種開發闆和工具鏈，而是深刻地剖析瞭嵌入式係統設計中的核心挑戰，比如實時性、功耗管理、資源約束以及可靠性等。書中對操作係統（RTOS）在嵌入式係統中的作用進行瞭詳盡的闡述，特彆是對於任務調度、中斷處理、內存管理等關鍵概念的講解，讓我對RTOS的工作原理有瞭更深層次的理解。作者並沒有迴避一些復雜的議題，比如如何在高並發場景下保證係統的穩定性，或者如何在有限的存儲空間內實現復雜的功能。我尤其欣賞的是，書中通過一些實際的工業控製、醫療設備等應用案例，來闡述設計原則和技術選擇，這使得理論知識的學習與實際應用緊密結閤。讀完之後，我對於如何在一個資源受限的環境下設計一個健壯、高效的嵌入式係統，有瞭更清晰的思路和更全麵的認識。這種從原理到應用的深度講解，讓我覺得這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一本能夠啓發思考的哲學著作，讓我能夠更深刻地理解嵌入式係統設計的精髓，以及如何應對日益復雜的工程挑戰。