Xilinx可编程逻辑器件的应用与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:黄志强

出品人:

页数:366

译者:

出版时间:2007-6

价格:40.00元

装帧:

isbn号码:9787111212089

丛书系列:

图书标签:

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

《嵌入式系统硬件设计实战指南》 内容简介： 本书专注于深入浅出地讲解现代嵌入式系统硬件的设计原理、常用组件选型、电路实现以及调试技巧。内容紧密围绕实际项目开发需求，旨在为读者提供一套系统、全面的嵌入式硬件设计解决方案。 第一部分：嵌入式系统核心硬件基础 本部分将从最基本的数字电路和模拟电路概念入手，为读者构建坚实的硬件设计理论基础。我们将详细介绍： 数字逻辑基础： 布尔代数、逻辑门、组合逻辑电路（如译码器、多路选择器、加法器）和时序逻辑电路（如触发器、寄存器、计数器）的设计与应用。重点讲解如何利用逻辑电路实现复杂功能，并辅以实际案例分析。 微控制器（MCU）原理： 深入剖析MCU的内部结构，包括CPU核心、存储器（Flash、RAM）、外围接口（GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC）的工作原理和编程模型。我们将详细介绍如何根据项目需求选择合适的MCU，并掌握MCU的基本配置与控制。 电源管理设计： 讲解稳压器（LDO、DC-DC转换器）、滤波电路、过压/欠压保护电路的设计原则和关键参数。本书将重点分析不同电源拓扑的优缺点，以及如何在功耗、效率和成本之间取得平衡。 信号完整性基础： 介绍高频信号传输中可能遇到的反射、串扰、衰减等问题，以及PCB布局布线中保证信号完整性的基本技巧，如阻抗匹配、接地策略、走线长度控制等。 第二部分：嵌入式系统常用外设与接口设计 本部分将聚焦于嵌入式系统中常见的各类外设和接口模块的设计与应用，涵盖传感器、执行器、通信接口等，并提供具体的电路设计方案和注意事项： 传感器接口设计： 详细介绍各类常用传感器（如温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、加速度传感器、陀螺仪、压力传感器）的工作原理、电气特性以及如何将其接入MCU。我们将提供基于ADC、I2C、SPI等接口的标准连接方案，并讲解传感器数据采集的精度和噪声抑制方法。 执行器驱动设计： 讲解如何设计电机驱动电路（如H桥、MOSFET驱动）、继电器控制电路、LED背光驱动电路等。我们将深入分析不同驱动方式的功耗、效率和控制精度，并提供相应的驱动芯片选型建议和电路设计实例。 通信接口设计： UART/RS232/RS485： 深入讲解异步串行通信的原理，包括波特率、校验位、停止位等设置，以及RS232和RS485电平转换电路的设计。 SPI/I2C： 详细阐述同步串行通信协议，包括主从设备、时钟同步、数据传输方式等。我们将提供多设备连接、总线仲裁等高级应用场景的电路设计和编程技巧。 USB接口： 介绍USB协议的基本概念，包括枚举过程、数据传输端点，以及USB设备接口电路的设计，如数据线匹配、电源管理等。 以太网接口： 讲解以太网物理层（PHY）与MAC层之间的接口，如RMII/MII接口，以及相关的变压器隔离电路设计。 显示与人机交互接口： LCD/OLED显示屏接口： 讲解不同类型显示屏的驱动方式，如SPI接口、I2C接口、并行接口，并提供LCD控制器配置和图形显示的基本方法。 按键与编码器输入： 设计矩阵键盘扫描电路、单按键去抖动电路，以及旋转编码器的接口电路。 第三部分：PCB设计与制作流程 本部分将指导读者完成从原理图到PCB的整个设计流程，并强调实际生产中的关键技术和注意事项： 原理图绘制： 介绍主流EDA工具（如Altium Designer、KiCad）的原理图绘制流程，包括元件库管理、符号创建、连接导线、ERC检查等。 PCB布局布线： 讲解PCB设计原则，如信号流向、电源地线规划、高频信号走线、差分信号处理、散热考虑等。我们将重点讲解如何根据器件特性和电气要求进行合理的元器件摆放和走线。 PCB生产准备： 讲解Gerber文件的生成、钻孔文件、物料清单（BOM）的导出，以及PCB生产工艺流程的介绍。 PCB焊接与返修： 介绍手工焊接、回流焊接、波峰焊接等常见焊接工艺，以及元器件的贴装和返修技巧。 第四部分：嵌入式系统硬件调试与测试 本部分将重点介绍硬件调试的必备工具和实用技巧，帮助读者快速定位和解决硬件问题： 调试工具介绍： 详细介绍万用表、示波器、逻辑分析仪、信号发生器等常用调试工具的使用方法。 上电时序与关键点检测： 讲解硬件系统上电时序的重要性，以及如何利用示波器检测电源电压、复位信号、时钟信号等关键点。 总线通信调试： 讲解如何使用逻辑分析仪捕捉和分析SPI、I2C、UART等总线通信数据，从而判断通信故障。 传感器数据异常分析： 结合实际案例，分析传感器数据不准确或无输出的原因，并给出相应的调试思路。 功耗分析与优化： 介绍如何测量和分析电路功耗，并提供降低功耗的设计优化建议。 学习目标： 通过本书的学习，读者将能够： 独立完成嵌入式系统硬件设计，包括原理图绘制、PCB设计和制作。 熟练掌握各类嵌入式常用外设和接口的电路设计与应用。 理解并解决嵌入式系统硬件开发过程中遇到的常见问题。 具备扎实的硬件调试和测试能力。 为进一步深入学习嵌入式系统软件开发奠定坚实的硬件基础。 本书适合于电子工程、计算机科学、自动化等专业的学生，以及从事嵌入式系统研发的工程师、项目经理等。本书内容丰富，案例详实，注重实践，是嵌入式系统硬件设计者的必备参考书。

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这本书的封面设计给我留下了非常深刻的印象，那种简洁又不失专业感的排版，让人一眼就能感受到它厚重的技术底蕴。我拿起它的时候，首先注意到的就是它纸张的质感，那种略带磨砂的触感，即便是初次翻阅，也让人心情舒畅，这对于一本需要长时间阅读的技术书籍来说，是极其重要的细节。装帧的工艺也做得非常扎实，即便是频繁翻阅查阅资料，也不用担心书脊会过早松散，这种对细节的打磨，体现了出版方对读者的尊重。更别提书中的插图和电路图的印刷质量了，线条清晰锐利，即便是最小的元器件标识也能看得一清二楚，这在分析复杂的FPGA架构时，简直是福音。阅读过程中，我甚至能闻到一股淡淡的油墨香混合着纸张特有的气息，这种沉浸式的体验，是电子书或扫描件永远无法比拟的。总而言之，从这本书的外在呈现来看，它绝对是一件精心制作的工艺品，让人在阅读技术知识的同时，也享受到了一份视觉和触觉上的愉悦，绝对配得上它所涵盖的技术深度。

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这本书的文字风格，我必须用“精准而富有感染力”来形容。它完全避开了学术论文那种干巴巴的陈述腔调，也摒弃了某些入门指南那种过于口语化的随意性。作者的表达非常注重逻辑的严密性，每一个技术术语的引入都伴随着清晰的定义和上下文解释，这保证了即便在处理复杂的外设接口协议时，读者也不会在术语的海洋中迷失方向。但同时，在描述一些设计难点或调试陷阱时，又能适时地加入一些富有画面感的比喻和经验之谈，读起来丝毫不觉得枯燥乏味。例如，在讨论静态时序分析（STA）时，作者用“像是在为高速列车规划精确的轨道交汇点”来形容时序约束的重要性，瞬间让抽象的概念变得具体可感。这种在严谨与生动之间的微妙平衡，使得长时间阅读也保持了极高的专注度，充分体现了作者深厚的专业功底和卓越的文字驾驭能力。

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深入到内容层面，这本书最让我赞叹的是其对“实践性”的执着追求。它并不是那种停留在理论层面“知其然”的讲解，而是大量引入了贴近工业界实际应用场景的案例分析。例如，在讲解高速数据采集模块的设计时，书中不仅展示了如何搭建采集逻辑，更详细地探讨了如何处理跨时钟域的同步问题，以及如何通过优化资源分配来满足实时性要求，这些都是我在实际项目开发中经常遇到的“拦路虎”。更难能可贵的是，作者在介绍具体IP核的调用和配置时，展现了一种“授人以渔”的智慧。他没有简单地给出配置参数，而是深入剖析了每种配置选项背后的性能权衡，比如资源占用与延迟之间的博弈关系。这种深入骨髓的设计哲学探讨，使得读者不仅仅学会了“怎么做”，更重要的是理解了“为什么这么做是最好的选择”，这对于培养一个合格的数字IC设计工程师来说，是至关重要的思维模式。

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关于这本书的辅助资源和后续支持，是我认为它超越同类产品的关键点。虽然这是一本实体书，但书中明确标注了配套的在线资源库入口，包括所有设计实例的源代码仓库链接、编译通过的波形文件，以及一些在排版中难以展示的动态仿真过程录屏。这极大地弥补了传统教材在实时性方面的不足。我尝试访问了其中的一个代码仓库，发现其维护得非常及时，结构清晰，注释详尽，每一个模块都有对应的README文件进行说明，这对于那些希望将书中学到的知识快速迁移到自己的工作流中的工程师来说，简直是雪中送炭。此外，作者似乎还预留了一个小范围的读者交流论坛或问答区，这显示了作者和出版团队对于读者反馈的重视程度，这种愿意与读者建立长期互动关系的姿态，让人对这本书的价值评估瞬间上升了一个档次，它不再仅仅是一本静态的知识载体，而是一个动态的学习生态系统。

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这本书的结构编排，简直称得上是教科书级别的典范，它没有一开始就抛出晦涩难懂的底层代码或寄存器定义，而是采用了一种非常人性化的“问题导向”式教学路径。开篇部分对整个可编程逻辑器件（PLD）的历史沿革和基本概念的梳理，做得极其到位，如同为初学者搭建了一座坚固的知识基石，让你在进入具体的VHDL/Verilog编程之前，对“为什么要做这个设计”、“它解决了什么问题”有了宏观的认识。随后，章节之间的逻辑衔接自然流畅，从基础的逻辑门级仿真，逐步过渡到模块化设计、状态机实现，再到后期的时序约束和综合布局布线，每一步的提升都循序渐进，丝毫没有感到突兀或知识断层。尤其是那些关键的设计范例，作者似乎深谙读者的思维障碍点，总能在最关键的转折处用几段精炼的文字点明核心思想，这比那些堆砌理论辞藻的书籍，有效率高出太多了。这种精心设计的学习曲线，极大地降低了自学过程中的挫败感，让人感觉每翻过一页，自己的技术能力都在稳健地增长。

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