FPGA Prototyping Using Verilog Examples pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Chu, Pong P.

出品人:

页数:518

译者:

出版时间:2008-6

价格:759.00元

装帧:

isbn号码:9780470185322

丛书系列:

图书标签:

• FPGA
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• 外国技术
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• Verilog
• Prototyping
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《数字逻辑设计实战：Verilog语言与FPGA应用》 本书是一本面向初学者和进阶者的数字逻辑设计实践指南，深度聚焦于现代数字系统中不可或缺的Verilog硬件描述语言（HDL）以及其在FPGA（现场可编程门阵列）平台上的应用。全书旨在通过大量详实的代码示例和循序渐进的项目实践，帮助读者掌握从基础逻辑单元到复杂系统级设计的完整流程。 核心内容概述： 本书打破了理论与实践脱节的常见教学模式，以“理论驱动实践，实践巩固理论”为核心理念。内容涵盖了Verilog语言的语法特性、建模范式、行为描述、结构描述以及混合描述等关键概念，并深入讲解了如何利用这些语言特性来表达和实现各种数字电路功能。 主要技术模块与项目实例： Verilog语言基础与建模： 基本数据类型与操作符： 详细介绍`reg`、`wire`、`integer`等数据类型，以及算术、逻辑、位运算符，并提供实例展示其在电路中的映射。 模块化设计与实例化： 讲解如何划分复杂系统为可管理的模块，以及如何在顶层模块中实例化并连接子模块，强调代码复用性和层次化设计的重要性。 行为级建模： 重点解析`always`块、`if-else`、`case`语句、`for`循环等结构，以及如何利用时序逻辑（posedge/negedge）和组合逻辑来描述电路行为。本书将通过同步时序逻辑（如触发器、寄存器）、异步逻辑（如锁存器）等典型电路的Verilog实现，让读者深刻理解行为级建模的强大之处。 结构级建模： 介绍如何使用门级原语（如`and`、`or`、`not`、`xor`）和实例化其他模块来构建电路，帮助读者理解硬件结构与代码之间的对应关系。 参数化设计： 讲解`parameter`关键字的应用，实现模块的灵活性和可配置性，为设计大规模、可重用IP核打下基础。 组合逻辑电路设计与FPGA实现： 加法器与减法器： 从半加器、全加器开始，逐步构建多比特加法器（如Ripple Carry Adder, Carry Lookahead Adder），并展示其在FPGA上的高效实现。 译码器与编码器： 实现常见的2-to-4、3-to-8译码器，以及优先编码器、BCD编码器等，探讨它们在控制逻辑和数据选择中的应用。 多路选择器（Multiplexer）与数据分配器（Demultiplexer）： 设计不同位宽和选择线的Mux/Demux，理解它们在信号路由和数据分发中的作用。 比较器（Comparator）： 实现无符号和有符号的位宽比较器，并分析其在状态机和控制单元中的作用。 算术逻辑单元（ALU）： 构建一个包含加、减、逻辑运算等基本功能的ALU，这是CPU核心部件的简化模型，是理解数据处理流程的关键。 时序逻辑电路设计与FPGA实现： 触发器（Flip-flops）： 深入讲解D触发器、JK触发器、T触发器的Verilog建模，以及它们如何构成状态存储单元。 寄存器（Registers）与移位寄存器（Shift Registers）： 设计各种功能的寄存器，包括通用寄存器、并行加载寄存器、串行加载寄存器，以及各种类型的移位寄存器（左移、右移、循环移位），展示它们在数据缓存、串并转换等方面的应用。 计数器（Counters）： 实现同步和异步的加计数器、减计数器、可置位/复位计数器，以及任意模计数器，这些是数字系统中常见的时间序列生成和事件计数单元。 有限状态机（FSM）： 这是本书的重点和难点之一。详细介绍Mealy型和Moore型状态机的原理、状态转移图（State Transition Diagram）和状态表（State Table）的设计，以及使用Verilog实现状态机的不同方法（如使用`case`语句和`always`块），并通过一系列经典的FSM应用案例，如交通灯控制器、串行数据接收器、序列检测器等，让读者掌握FSM的设计精髓。 存储器与接口设计： RAM与ROM的Verilog模型： 介绍如何使用Verilog描述单端口RAM、双端口RAM以及ROM，并讨论其在FPGA内部资源的映射和使用策略。 UART（通用异步收发器）接口： 实现一个基本的UART发送和接收模块，这是嵌入式系统与外部通信的常用接口，通过该项目，读者将学习到串行通信协议的设计和时序控制。 SPI（串行外设接口）/ I2C（集成电路互联总线）基础： 简要介绍这些常用的片上通信协议，并提供一些基础的Verilog实现示例，帮助读者理解分布式总线通信。 进阶主题与设计流程： 时钟与复位设计： 讲解多时钟域的处理、时钟域交叉（CDC）问题的识别与基本防护策略，以及同步复位与异步复位的选择与实现。 约束文件（Constraints）与综合（Synthesis）： 介绍Xilinx Vivado或Intel Quartus等FPGA开发工具的基本使用流程，包括编写`.xdc`或`.qsf`约束文件，理解时序约束、引脚分配等概念，以及如何进行逻辑综合。 仿真（Simulation）与时序分析（Timing Analysis）： 强调使用Verilog Testbench进行功能仿真和时序仿真的重要性，介绍常用的仿真工具和调试技巧。 IP核（IP Core）的应用： 简要介绍如何在FPGA项目中集成预先设计好的IP核，加速开发进程。 本书特色： 实例驱动： 每个概念讲解都伴随着清晰、可运行的Verilog代码示例，读者可以通过动手实践来加深理解。 项目导向： 从基础的门电路到复杂的FSM和接口，本书逐步构建起一系列具有实际意义的设计项目。 强调“为什么”： 不仅仅是展示“如何做”，更会深入分析“为什么”这样做，帮助读者建立扎实的理论基础和设计思维。 现代EDA工具的融合： 虽不直接提供工具操作教程，但设计思路和代码风格均贴近现代FPGA开发流程，便于读者迁移到实际项目。 循序渐进： 内容难度逐步提升，从Verilog语法到系统级设计，适合不同层次的读者。 目标读者： 电子工程、计算机科学等相关专业的学生： 作为数字逻辑设计、数字系统设计课程的辅助教材或参考书。 FPGA硬件工程师： 希望系统学习Verilog语言，提升FPGA设计能力的在职工程师。 硬件爱好者和创客： 想要深入了解FPGA技术，并动手实现各种数字电路的电子爱好者。 有意向进入FPGA/ASIC设计领域的初学者： 建立扎实的Verilog语言和数字设计基础。 通过本书的学习，读者将能够独立完成从需求分析、Verilog代码编写、逻辑仿真到FPGA硬件实现的全过程，为将来深入学习更复杂的数字系统设计打下坚实的基础。

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说实话，这本书的深度远超出了我最初对一本“入门级”教材的预期。它成功地在保持对新手友好的同时，为资深工程师提供了新的视角。我发现自己在处理一些复杂的异步FIFO设计时，总会陷入固有的思维定式，但书中提出的另一种基于握手信号的同步机制，提供了一个全新的、更稳健的替代方案。作者在阐述这种替代方案的优势时，没有使用过分夸张的辞藻，而是用一系列精确的性能对比数据来支撑自己的观点，这种基于事实的论证方式让人信服。阅读这本书的过程，更像是一场与一位经验丰富的高手的深度对话，他不仅告诉你“应该怎么做”，更重要的是解释了“为什么应该这样做”，以及在什么特定条件下“不应该这样做”。这种层层递进的知识灌输，让人感觉每翻过一页，自己的设计功力都在稳步提升。

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坦白讲，初看这本书的目录时，我还有些疑虑，担心它会像市面上很多同类书籍一样，堆砌大量晦涩难懂的专业术语，最终沦为一本“只可远观不可亵玩”的参考书。然而，实际阅读体验彻底打消了我的顾虑。这本书的行文风格带着一种罕见的“工程师的幽默感”，它在保证严谨性的同时，穿插了一些历史性的背景知识和设计哲学上的讨论。这使得阅读过程不再枯燥，反而充满了探索的乐趣。作者在讲解如何优化时序约束时，他没有直接抛出优化的公式，而是先描述了一个“灾难性的时序违例”场景，然后一步步引导我们分析问题的根源，直到找到那个看似微小却至关重要的寄存器延迟。这种“发现问题—分析问题—解决问题”的叙事结构，极大地锻炼了我的批判性思维。我感觉自己不仅仅是在学习如何使用Verilog，更是在学习一种严谨、高效的问题解决思路，这对于任何一个想在硬件设计领域深耕的人来说，都是无价之宝。

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这本厚重的书，光是拿在手里沉甸甸的感觉，就让人对接下来的阅读充满期待。我花了整整一个星期才读完前三章，感觉就像是进入了一个全新的世界。作者的叙事方式非常独特，他没有采用那种干巴巴、教科书式的讲解，而是通过一系列精心设计的案例，将那些抽象的数字逻辑概念娓娓道来。特别是关于状态机设计的章节，我之前在其他资料里总是看得一头雾水，但在这本书里，作者简直是用画图的方式把复杂的时序逻辑关系梳理得清清楚楚。每一个代码块的出现都不是随意的，它都紧密地扣合着前文讨论的理论，形成了一个完美的闭环。我尤其欣赏作者在描述底层硬件实现时的那种细致入微，他似乎总能预料到读者在哪个环节会产生疑问，并在紧接着的段落里就给出深入的剖析。读这本书，需要的不仅仅是耐心，更是一种沉浸式的体验，仿佛自己真的坐在了工作台上，亲手搭建和调试着那些复杂的数字电路。这种全景式的、由浅入深的教学方法，极大地提升了我对FPGA设计流程的整体把握能力，远超我以往的任何学习经验。

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这本书的排版和图示质量，绝对是业界顶级水准。很多技术书籍的图表往往粗糙不清，难以辨认细节，但这本则完全不同。每一个逻辑图、波形图，都像是艺术品一样清晰锐利。特别是作者在介绍并行处理结构时所绘制的那些数据流图，线条流畅，标记准确，让人一目了然。我常常需要对照书中的图例，才能完全理解一段复杂的代码逻辑，而这本书的设计显然充分考虑到了读者的认知负荷。此外，书中的代码示例极其实用，它们并非是那种为了演示功能而堆砌的“玩具代码”，而是带有实际工程化影子的高质量模块。我已将书中的几个关键IP核设计直接移植到了我的项目中进行验证，效果立竿见影。这种将理论与实践无缝对接的处理方式，体现了作者深厚的行业经验和对读者群体的深刻理解。

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我必须承认，这本书的阅读门槛并不低，它需要读者对基础的数字电路原理有一定的预先了解。对于完全没有接触过硬件描述语言的读者来说，可能需要先啃一些更基础的预备材料。但对于已经具备一定Verilog基础，但渴望突破瓶颈，迈向专业级设计的工程师而言，这本书简直是如获至宝。它的章节安排极具逻辑性，从基础的数据类型和结构，逐步过渡到复杂的系统级设计，如总线协议的模拟和高层次综合的初步概念。作者在章节末尾设置的“思考题”环节，更是精妙绝伦，它们往往不是简单的知识点回顾，而是需要你动手模拟或推导的微型项目，极大地巩固了所学内容。这本书不是那种能让你快速浏览一遍就认为掌握了的速成指南，它更像是一本值得反复研读的工具书，每一次重读都能从中发掘出新的细节和更深层次的含义。

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很不错 第一本verilog入门书

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适合初学者入门的Verilog教程

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