FPGA原理、设计与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:赵雅兴主编

出品人:

页数:254

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:19.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787561811269

丛书系列:

图书标签:

• fpga
• FPGA
• 数字电路
• 可编程逻辑
• 硬件设计
• Verilog
• VHDL
• 嵌入式系统
• 电子工程
• 数字信号处理
• 通信系统

好的，根据您的要求，这是一份针对一本名为《FPGA原理、设计与应用》的图书，但不包含该书内容的详细图书简介，力求自然、详尽，避免AI痕迹。 --- 《现代集成电路设计与仿真技术》 导言：摩尔定律下的设计哲学与实践挑战 在当今信息技术飞速发展的浪潮中，集成电路（IC）作为所有电子系统的核心“大脑”，其设计复杂性已达到前所未有的高度。传统基于分立元件的电子设计方法已无法应对现代系统对速度、功耗和集成度的苛刻要求。本书旨在填补当前工程教育和实践中一个关键的知识空白：如何系统、高效地掌握从宏观架构定义到微观电路实现的完整流程，特别是专注于高性能数字电路和低功耗模拟电路的设计范式与验证方法。 本书的定位并非对某一特定硬件平台（如FPGA或ASIC的特定流程）的深入挖掘，而是聚焦于支撑所有先进IC设计的基础理论、工具链的选用逻辑以及贯穿设计周期的设计方法学。我们相信，扎实的底层原理和全面的系统级思维，是应对未来技术迭代的核心竞争力。 第一部分：深层基础——器件物理与晶体管级建模 本部分将带领读者回溯到半导体物理学的核心，理解现代CMOS工艺下晶体管的行为特性，这是所有数字和模拟设计的基石。 第一章：先进半导体工艺与器件物理 本章详述从SOI到FinFET等先进制造工艺的演进路线图。重点分析亚微米尺度下晶体管的短沟道效应、漏电流机制及其对电路性能的影响。我们不仅仅停留在理想模型，而是深入探讨工艺参数（如氧化层厚度、沟道掺杂）如何直接映射到电路的延迟和功耗指标上。读者将学习如何解读PDK（Process Design Kit）中的关键参数，并理解其对设计选择的约束。 第二章：晶体管级建模与Spice仿真基础 本章集中于精确描述器件行为的数学模型。详细解析SPICE仿真器中常用的BSIM模型系列（如BSIM3、BSIM4）的结构和适用场景。通过大量实际的电路级仿真案例，展示如何设置准确的温度、电压角（PVT Corner）条件，并解读瞬态分析、直流扫描和蒙特卡洛分析的结果，确保设计在最恶劣环境下的可靠性。 第二部分：数字系统设计——架构、逻辑与流程 本部分将跳出特定硬件的实现细节，专注于构建高效、可综合的数字逻辑架构，并介绍通用的数字前端设计流程。 第三章：组合逻辑与时序逻辑的高级设计 本章超越简单的门级电路，深入研究组合逻辑的优化技术，包括逻辑综合的可控性分析、高扇出节点的缓冲策略，以及如何设计具备良好可测试性结构（DFT友好）的逻辑。在时序逻辑方面，重点讨论亚稳态的产生与消除、时钟域交叉（CDC）的高级协议（如握手协议、异步FIFO的深入设计），而非仅仅停留在D触发器的应用层面。 第四章：系统级建模与行为级描述 在抢占市场先机的时代，系统级设计至关重要。本章介绍如何使用高级抽象语言（如SystemC或MATLAB/Simulink）进行系统级建模与仿真，以快速验证算法和架构的正确性。重点在于区分“算法”与“实现”，并学习如何从行为模型逐步细化到寄存器传输级（RTL）描述的映射策略，从而实现高效的软硬件协同设计。 第五章：通用数字IC设计流程与验证方法学 本章系统梳理了标准的ASIC设计流程（从前端的RTL编码、逻辑综合到后端布局规划的宏观视图）。核心内容是验证的系统性。深入讲解如何构建健壮的验证环境，包括使用行业标准（如UVM）进行功能验证，以及如何进行形式化验证（Formal Verification）来证明关键安全属性的正确性，这是现代IC设计不可或缺的一环。 第三部分：模拟与混合信号电路的精妙艺术 模拟电路的设计依赖于对物理定律的深刻理解和精细的器件级调优。本部分聚焦于模拟设计中的关键模块和低功耗设计技巧。 第六章：CMOS模拟电路基础与运算放大器设计 本章详细剖析了电流镜、负载、偏置电路的设计准则。重点在于高性能运算放大器（Op-Amp）的设计，包括米勒补偿、零点/极点分析，以及如何利用反馈理论实现高开环增益、单位增益带宽和相移裕度。讨论将涵盖双极点、三极点系统的补偿技术，以确保闭环系统的稳定性。 第七章：数据转换器原理与噪声分析 数据转换器（ADC/DAC）是连接数字与物理世界的桥梁。本章深入探讨了不同ADC架构（如流水线、Sigma-Delta）的原理，并侧重于系统级噪声分析。详细讲解有效位数（ENOB）、积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）的物理根源及其设计优化方法。此外，还将介绍低噪声放大器（LNA）和混频器在射频前端中的关键设计指标。 第四部分：设计优化与前沿挑战 本部分关注如何使设计满足现代系统对效率和可靠性的要求。 第八章：低功耗设计技术与电源管理 功耗已成为决定系统成败的关键因素。本章系统性地介绍降低动态功耗（如电压/频率调节、时钟门控）和降低静态功耗（如阈值电压选择、断位技术）的多种技术。深入讨论多电压域（Multi-Voltage Domain）的设计挑战，以及如何使用电源门控（Power Gating）技术实现深度休眠模式下的功耗削减。 第九章：设计可靠性与电磁兼容性（EMC） 本章面向工程实践的可靠性挑战。讲解如何识别和避免闩锁（Latch-up）、电迁移（Electromigration）等器件失效机制。同时，强调EMC设计的重要性，包括PCB层叠设计对信号完整性的影响，以及如何通过版图技术来抑制辐射发射和提高抗扰度。 结语：面向未来的设计思维 本书的最终目标是培养读者构建完整、自洽的IC设计方法论。我们不提供特定工具的操作手册，而是提供设计决策背后的原理、不同设计范式之间的权衡取舍，以及面对前沿工艺节点时所需的分析工具。掌握这些知识，读者将能更灵活地驾驭未来任何一种硬件实现平台，无论是ASIC、SoC还是先进的异构计算单元。 ---

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在初识《FPGA原理、设计与应用》这本书时，我内心是怀揣着一丝期待与些许忐忑的。作为一名在数字电路领域摸爬滚打了几年的工程师，我深知FPGA技术的重要性，它如同连接理论与实践的桥梁，让那些抽象的逻辑门电路得以在物理世界中“活”起来，实现各种复杂的功能。我曾尝试过阅读一些零散的资料，但总觉得碎片化，难以形成系统性的认知。这本书的书名本身就充满了力量，仿佛预示着将为我揭开FPGA世界的神秘面纱，从最根本的原理出发，逐步深入到实际的设计流程，并最终触及到它在各个领域的广泛应用。我期待它能填补我知识体系中的空白，让我能够更加自信地驾驭FPGA这门技术，无论是在项目开发中解决实际问题，还是在学术研究中探索前沿技术，都能找到坚实的理论支撑和可行的实践指导。我希望这本书能够用清晰易懂的语言，将那些看似晦涩的原理娓娓道来，让初学者也能循序渐进地理解，同时又能为有一定基础的读者提供更深入的洞察，揭示一些不为人知的工程技巧和优化方法。

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关于《FPGA原理、设计与应用》在实际应用方面的案例，我可以说充满了惊喜。书中并非仅仅停留在理论的讲解，而是通过大量的实例，生动地展示了FPGA技术如何在通信、图像处理、嵌入式系统等多个领域发挥核心作用。我尤其感兴趣的是其中关于“高性能网络接口卡设计”的案例分析。书中详细阐述了如何利用FPGA的高并行处理能力，实现高速数据包的采集、处理和转发，并探讨了在这种场景下，对FPGA硬件资源的选择和时序设计的严苛要求。这对于我目前参与的某个通信项目，提供了非常宝贵的参考思路。此外，书中还涉及到一些关于“嵌入式系统中的FPGA加速器”的设计，例如利用FPGA实现DSP算法的硬件加速，这种将FPGA与传统微处理器协同工作的模式，展现了其巨大的灵活性和潜力，让我看到了更多创新设计的可能性。

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在阅读《FPGA原理、设计与应用》的过程中，我感受到作者在知识体系构建上的深厚功底。它不是一本孤立的教材，而是将FPGA技术置于更广阔的计算机体系结构和数字信号处理的宏观背景下进行解读。书中在讲解FPGA的并行计算能力时，自然而然地延伸到了并行处理的理论基础，比如 Flynn分类等，让我对FPGA的优势有了更深刻的理解。同时，在讨论到FPGA在信号处理领域的应用时，也适当引入了数字信号处理的基本概念，如采样定理、滤波原理等，帮助我们建立起跨学科的知识连接。这种“融会贯通”的讲解方式，避免了知识的割裂感，让读者在学习FPGA的同时，也能夯实相关的基础理论，为未来的深入学习和技术拓展打下坚实的基础。

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《FPGA原理、设计与应用》在设计流程的探讨上，展现了相当的实践导向性。我注意到书中详细介绍了从需求分析、架构设计、HDL编码、仿真验证，到综合、布局布线、时序分析，再到最终的比特流生成和硬件下载的整个完整流程。每一个环节都配有详实的步骤说明和关键注意事项，使得即便是在一个高度抽象的流程描述中，读者也能感受到扑面而来的工程师气息。我尤其对书中关于“顶层模块设计”和“模块化设计”的建议印象深刻。它强调了良好的代码结构和复用性对于大型FPGA项目的重要性，并给出了一些实际的建议，比如如何有效地进行IP核的集成，如何处理不同模块之间的接口通信等。这种从工程实践出发的讲解，能够帮助我们规避在实际项目中常遇到的“烂代码”问题，提高开发效率和代码的可维护性。

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这次翻阅《FPGA原理、设计与应用》的经历，着实让我眼前一亮。我尤其欣赏其在原理阐述上的细致入微。书中对于FPGA基本结构，如查找表（LUT）、触发器（Flip-flop）、布线资源（Routing Resources）的介绍，并非停留在概念层面，而是深入剖析了它们的工作机制，甚至还追溯了逻辑门的具体实现方式。这种由点到面的讲解方式，对于我这样希望能“知其然，更知其所以然”的读者来说，简直是如获至宝。我曾对某些FPGA工具链中的时序约束问题感到困惑，总觉得自己的理解不够透彻，而这本书在相关的章节中，巧妙地将时序分析的原理与具体的约束设置联系起来，并辅以生动的图示，让我豁然开朗。它没有简单地罗列命令，而是引导读者去理解这些约束为何如此重要，以及它们是如何影响最终的设计性能的。这一点对于优化设计、避免潜在的时序违规非常有帮助，也让我对后续的学习充满了信心。

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AHDL？什么语言？

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