活学活用逻辑电路 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　主要介绍逻辑电路与电路的描述、电路设计手法的变换与HDL、VHDL基础、基于VHDL的组合逻辑电路、基于VHDL的顺序电路、基于VHDL的阶层设计、VHDL的描述风格与效率、基于VHDL的FPGA实装等。

内页插图

目录

第1章逻辑电路与电路表示1．1数字电路与二值逻辑1．2基本逻辑电路与真值表1．3布尔代数运算符与公式1．4逻辑式和电路符号1．5正逻辑和负逻辑1．6竞争冒险及其对策1．7时序电路及各种触发器1．8时序电路的运用1．9同步电路和异步电路第2章电路设计方法的变化和HDL2．1设计流程及HDL．_2．2VHDL的发展历史和简介2．3VHDL框架和库2．4实体和结构体2．5简单的VHDL电路描述实例第3章VHDL基础3．1VHDL的基本规则3．2VHDL的保留字3．3信号线的声明及命名3．4常数及其意义3．5数据类型及其意义3．6可以使用的运算符及其意义3．7信号代入语句3．8组合电路的便利描述法3．9程序语句的描述法3．10变量的声明和代入3．11属性第4章VHDL对组合逻辑电路的描述4．1基本逻辑电路的描述法4．2三态输出的描述法4．3编码器的描述法4．4译码器的描述法4．5比较器的描述法4．6加法器的描述4．7减法器的描述法4．8ALU的描述法4．9桶形移位器的描述法4．10奇偶发生器和奇偶校验器的描述法4．11组合逻辑电路和测试工作台第5章VHDL对时序电路的描述5．1D触发器的描述法5．2二进制计数器的描述法5．3递增／递减计数器的描述法5．4同步十进制计数器的描述法5．5基于惯性延迟消抖5．6移位寄存器的描述法附录AVHDL的内存描述方法第6章VHDL的分层设计6．1何谓VHDL分层设计6．2VHDL的分层设计方法6．3组件的描述法和使用法6．4子程序和函数的用法……第7章VHDL的描述风格及效率第8章FPGA封装

前言/序言

《精巧设计：现代电子器件的数字逻辑基础》 简介 在瞬息万变的电子技术浪潮中，理解并掌握数字逻辑电路是每一位电子工程师、计算机科学家乃至科技爱好者的必经之路。这本《精巧设计：现代电子器件的数字逻辑基础》并非一本简单的理论堆砌，它将带领读者深入现代电子器件的核心，揭示数字信号的运作奥秘，并提供一套系统、实用的方法论，让你能够从根本上理解和驾驭复杂的数字系统。 本书的核心在于“精巧设计”的理念。我们相信，真正的设计之美在于其简洁、高效和可靠。通过对数字逻辑基础原理的深刻剖析，我们旨在培养读者一种“化繁为简”的设计思维，让你能够用最少的资源实现最强大的功能。无论是初次接触数字电路的学生，还是寻求深化理解的在职工程师，都能在这本书中找到宝贵的知识财富。 本书内容详述 第一部分：数字世界的基石——二进制与逻辑门 二进制系统的魅力 我们将从最基础的二进制数制系统开始，详细阐述其在数字世界中的核心地位。你将学习二进制的表示方法、转换规则，以及它如何与我们熟悉的十进制系统相互映射。 理解二进制的优势：为何电子世界偏爱0和1？我们将探讨其在信号表示、抗干扰能力以及逻辑运算上的天然契合度。 位、字节、字的概念：掌握这些基本单位，为后续理解更复杂的数字信息打下坚实基础。 逻辑门：数字系统的“原子” AND、OR、NOT门： 这是最基本的逻辑运算门，我们将通过直观的类比、真值表和时序图，深入理解它们各自的功能。例如，AND门就像一个串联开关，只有所有开关都闭合，电流才能通过；OR门则如同并联开关，只要有一个开关闭合，电流即可通过。 NAND、NOR、XOR、XNOR门： 引入这些复合逻辑门，并展示它们如何通过组合基本逻辑门来实现，从而揭示逻辑设计的灵活性。你将理解NAND门和NOR门作为“通用逻辑门”的强大潜力，它们能够构建出任何其他逻辑门电路。 逻辑门的物理实现： 简要介绍逻辑门在实际电子器件（如二极管、三极管、MOSFET）中的基本实现原理，让你对“0”和“1”如何在物质世界中被赋予生命有初步认识。 第二部分：构建复杂逻辑——组合逻辑电路 布尔代数：逻辑的数学语言 布尔代数基本定律与定理： 学习交换律、结合律、分配律、德摩根定理等，掌握简化逻辑表达式的强大工具。这些定律将帮助你找到最简化的电路实现，从而减少元件数量和功耗。 逻辑函数的表示： 理解真值表、逻辑图和逻辑表达式之间的相互转换，培养多角度分析逻辑功能的能力。 化简技术： 掌握卡诺图（Karnaugh Map）方法，这是一种直观且高效的简化复杂逻辑函数的方法。我们将通过大量实例，演示如何使用卡诺图一步步化简逻辑表达式，并将其转化为最精简的逻辑电路。 常用组合逻辑电路模块 编码器（Encoder）与译码器（Decoder）： 理解编码器如何将输入信号转换为特定编码，以及译码器如何根据编码信号选择对应的输出。例如，键盘输入的按键信号如何被编码器转换为二进制，再由译码器控制显示器显示相应字符。 多路选择器（Multiplexer, MUX）： 学习多路选择器如何根据选择信号从多个输入中选择一个输出。这将是理解数据路由和信号选择的关键。 分路器（Demultiplexer, DEMUX）： 与多路选择器相反，分路器根据选择信号将一个输入数据路由到多个输出中的一个。 加法器（Adder）与减法器（Subtractor）： 深入理解基本的算术逻辑单元（ALU）的核心组件。我们将从半加器、全加器讲起，逐步构建出多位的二进制加法器和减法器。 第三部分：有“记忆”的电路——时序逻辑电路 触发器（Flip-Flop）： RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器： 介绍不同类型触发器的结构、工作原理和特性。触发器是构成时序逻辑电路的基本存储单元，能够保存一个比特的信息。 时钟信号（Clock Signal）： 理解时钟信号在同步时序逻辑电路中的作用，以及它如何控制触发器的状态变化。 时序逻辑电路的设计流程： 学习如何根据系统需求，设计具有特定时序行为的电路。 寄存器（Register） 移位寄存器（Shift Register）： 学习如何利用触发器构成移位寄存器，实现数据的串行输入/输出（SISO）、串行输入/并行输出（SIPO）、并行输入/串行输出（PISO）以及并行输入/并行输出（PIPO）。它们是数据传输和存储的重要模块。 通用寄存器： 理解通用寄存器如何用于存放和处理数据。 计数器（Counter） 异步计数器（Ripple Counter）与同步计数器（Synchronous Counter）： 比较两者的工作原理和优缺点。 模N计数器、加/减计数器： 学习如何设计具有特定计数功能的计数器，它们在频率分频、定时器等应用中至关重要。 第四部分：现代电子设计的基石——可编程逻辑器件与系统级应用 可编程逻辑器件（PLD） ROM、PROM、EPROM、EEPROM： 介绍不同类型的只读存储器，以及它们如何用于存储逻辑功能。 PAL、PLA、CPLD、FPGA： 深入讲解可编程逻辑阵列、复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列。理解它们如何提供高度的灵活性和可重构性，成为现代数字系统设计的首选解决方案。 硬件描述语言（HDL）： 简要介绍Verilog和VHDL等硬件描述语言，它们是设计和实现复杂数字逻辑电路的强大工具。 时序逻辑电路的系统级应用 有限状态机（Finite State Machine, FSM）： 学习如何使用状态图和状态表来描述和设计复杂的控制逻辑，以及如何将其转化为硬件电路。FSM是数字系统设计的核心，广泛应用于控制器、协议解析等领域。 数据通路与控制通路： 理解数字系统如何由数据通路（处理和传输数据）和控制通路（协调数据通路操作）组成。 第五部分：实战与进阶 实际项目的设计实例： 通过一系列精心设计的项目，引导读者将所学知识付诸实践。这些项目可能包括简易的数字时钟、计算器、交通灯控制器等，让你在解决实际问题的过程中巩固理论。 测试与调试技巧： 学习如何进行逻辑电路的测试和故障排除，掌握使用逻辑分析仪、示波器等工具进行调试的方法。 性能优化与功耗管理： 探讨如何优化逻辑电路的设计，以提高速度、降低功耗和减少芯片面积。 接口设计基础： 简要介绍不同类型的数字信号接口，如SPI、I2C、UART等，为理解更复杂的系统集成奠定基础。 本书的独特之处 强调“设计思维”： 我们不只关注“是什么”，更关注“如何设计”。本书将贯穿“化繁为简”、“模块化”、“可扩展性”等设计理念。 大量的可视化图示： 复杂的逻辑概念将通过大量的逻辑图、时序图、真值表和实际电路图进行可视化展示，帮助读者建立直观的理解。 循序渐进的学习路径： 从最基础的概念开始，逐步深入到复杂的设计和应用，确保不同层次的读者都能轻松上手。 贴近实际应用： 理论知识与实际工程应用紧密结合，让你学到的不仅是知识，更是解决问题的能力。 面向未来的视角： 关注现代电子器件的发展趋势，为读者未来的学习和职业发展指明方向。 谁适合阅读这本书？ 电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生。 希望深入理解数字电路原理的在职工程师。 对电子制作、单片机开发、FPGA设计感兴趣的爱好者。 任何希望掌握数字世界底层运行规律的科技探索者。 《精巧设计：现代电子器件的数字逻辑基础》将是你通往数字技术殿堂的得力助手。它将以清晰的逻辑、丰富的实例和实用的指导，帮助你构建坚实的数字逻辑基础，解锁无限的电子设计可能性。让我们一起，用智慧和逻辑，塑造未来的电子世界！