9787122006714 數字電子電路及其EDA技術 化學工業齣版社 王艷芬 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

書名：數字電子電路及其EDA技術

定價：24.00元

作者：王艷芬

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2007-07-01

ISBN：9787122006714

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.381kg

編輯推薦

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內容提要

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本書突齣瞭高職高專特色，在廣泛吸收教學經驗和教學成果的基礎上，從實際應用角度齣發，結閤高職課程體係重新整閤，突齣重點，以夠用實用為原則，在課程內容上，圍繞數字電子技術、EDA技術與數字係統設計三大主題，體現瞭“數字電子技術應用”和“數字係統EDA設計”的核心技能。
全書共分9個課題，包括數字電路的認識、EDA技術入門、VHDL硬件描述語言、組閤邏輯電路分析與設計、觸發器及其應用、時序邏輯電路分析與設計、半導體存儲器、A／D、D／A轉換、數字電路及其EDA技術課程設計等。
每個課題前都有一個實訓，教師可以在課題講解前進行演示操作，以引發學生的學習興趣，在課題內容學習後，又可作為學生的實操技能訓練項目。每個課題後還附有思考與練習題。
本書可作為高職、高專與成人教育電子技術、電子信息、機電類相關專業教材，也可供有關專業人員參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《現代邏輯設計與FPGA實現》 內容概述： 本書旨在為讀者提供一套係統、深入的學習路徑，以掌握現代數字邏輯設計的原理，並能夠熟練運用現場可編程門陣列（FPGA）技術實現這些設計。本書從最基本的數字邏輯門電路齣發，循序漸進地講解組閤邏輯和時序邏輯的各類基本結構與設計方法，然後深入到更復雜的模塊設計，如存儲器、計數器、寄存器以及狀態機等。在此基礎上，本書將重點介紹硬件描述語言（HDL），特彆是Verilog HDL，作為實現數字邏輯設計的強大工具。讀者將學習如何使用Verilog HDL描述硬件功能，如何進行仿真驗證，以及如何將其綜閤到FPGA芯片上。 本書將詳細闡述FPGA的工作原理、架構特點以及主流FPGA廠商（如Xilinx和Intel/Altera）的開發流程和常用EDA工具的使用技巧。從原理圖輸入到HDL代碼編寫，再到邏輯綜閤、布局布綫、時序分析以及最終的下載與調試，本書將貫穿整個FPGA設計實現的全過程，使讀者能夠獨立完成一個完整的FPGA項目。 章節安排與內容詳解： 第一部分：數字邏輯基礎 第1章：數字信號與邏輯門 數字信號的錶示與特性： 深入理解二進製、邏輯電平（高電平、低電平）、時序特性（上升沿、下降沿、建立時間、保持時間）。 基本邏輯門電路： 詳細介紹AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR門的功能、真值錶、邏輯錶達式和電路符號。 集成電路（IC）傢族與TTL/CMOS技術： 簡要介紹不同邏輯係列的特點，理解基本門電路是如何在實際芯片中實現的。 布爾代數基礎： 闡述布爾代數的基本公理、定理（如交換律、結閤律、分配律、德摩根定律等），以及如何利用布爾代數進行邏輯錶達式的化簡。 第2章：組閤邏輯電路設計 組閤邏輯電路的定義與特性： 強調組閤邏輯電路的輸齣僅取決於當前的輸入，無記憶性。 編碼器與譯碼器： 講解二-十進製譯碼器、優先編碼器、數據選擇器（Multiplexer）的功能和設計原理，以及它們在數據路由和選擇中的應用。 加法器與減法器： 介紹半加器、全加器、多比特加法器（行波進位加法器、超前進位加法器）的設計，以及如何實現二進製減法（通過補碼）。 比較器： 設計用於比較兩個二進製數大小的電路。 卡諾圖（Karnaugh Map）化簡法： 詳細講解如何使用卡諾圖來簡化布爾錶達式，從而實現最小化邏輯門的使用。 Quine-McCluskey算法（可選）： 介紹一種更係統化的代數化簡方法，尤其適用於復雜邏輯。 第3章：時序邏輯電路設計 時序邏輯電路的定義與特性： 強調時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於其曆史狀態，即具有記憶性。 觸發器（Flip-Flop）： 基本觸發器： SR鎖存器、門控SR鎖存器。 主從JK觸發器、D觸發器、T觸發器： 深入講解不同觸發器的狀態轉換特性、時鍾觸發方式（上升沿、下降沿）、置位（Set）和復位（Reset）功能。 邊沿觸發器： 強調其對時鍾信號變化瞬間的敏感性，以及在同步時序設計中的重要性。 寄存器（Register）： 講解如何用觸發器構成並行輸入/並行輸齣（PIPO）、並行輸入/串行輸齣（PISO）、串行輸入/並行輸齣（SIPO）、串行輸入/串行輸齣（SISO）等多種類型的移位寄存器。 計數器（Counter）： 異步（行波）計數器： 講解其工作原理和缺點（如時鍾抖動）。 同步計數器： 講解其設計方法，包括行波進位和全同步計數器，以及設計任意模計數器。 通用計數器： 包含加/減計數、預置值、使能控製等功能。 狀態機（Finite State Machine, FSM）： 摩爾（Moore）型狀態機與米利（Mealy）型狀態機： 詳細區分兩者的輸齣特性。 狀態機的設計流程： 包括狀態分配、狀態轉移圖繪製、狀態轉移錶生成、輸齣邏輯設計。 狀態機的Verilog HDL描述： 學習如何用HDL代碼來描述狀態機的狀態和轉移。 第二部分：硬件描述語言（HDL）與FPGA 第4章：Verilog HDL入門 HDL的作用與優勢： 為什麼使用HDL進行數字電路設計，它如何提高設計效率和可重用性。 Verilog HDL的基本語法： 模塊（Module）： 定義模塊的結構、端口（輸入、輸齣、雙嚮）。 數據類型： `reg`、`wire`、`integer`、`parameter`。 運算符： 算術運算符、邏輯運算符、按位運算符、關係運算符、條件運算符。 賦值語句： 阻塞賦值（`=`）和非阻塞賦值（`<=`）的區彆及使用場景。 過程塊： `always`塊（`@`、`@（posedge clk）`）、`initial`塊。 組閤邏輯的Verilog HDL描述： 使用`assign`語句和`always @()`塊來實現組閤邏輯電路。 時序邏輯的Verilog HDL描述： 使用`always @(posedge clk)`塊來實現觸發器、寄存器和同步計數器。 第5章：Verilog HDL進階 實例化（Instantiation）： 如何在一個模塊中調用另一個模塊，實現模塊化設計。 生成語句（Generate Statements）： 利用`generate`塊來生成重復的邏輯結構，提高代碼的可讀性和效率。 任務（Tasks）與函數（Functions）： 學習如何創建可重用的代碼塊。 用戶定義原語（UDP）： （可選）瞭解更底層的電路描述方式。 時序約束的HDL錶示： （初步介紹）如何通過HDL代碼隱含或顯式地描述時序要求。 結構化Verilog設計： 強調模塊化、層次化的設計思想。 第6章：FPGA架構與開發流程 FPGA的基本結構： 可配置邏輯塊（CLB/LCU）： 包含查找錶（LUT）、觸發器（Flip-Flop）等。 輸入/輸齣塊（IOB）： 控製與外部接口的信號。 可編程互連綫： 實現邏輯塊之間的連接。 專用硬核（Hard Macros）： 如DSP塊、RAM塊、PLL/DCM等。 FPGA的編程模型： LUT如何實現任意邏輯功能，觸發器如何存儲狀態。 FPGA開發工具鏈（EDA Tools）： 主流工具介紹： Xilinx Vivado/ISE, Intel Quartus Prime。 設計流程概覽： 編寫HDL -> 仿真 -> 綜閤 -> 實現（布局布綫）-> 靜態時序分析（STA）-> 生成比特流 -> 下載到FPGA -> 硬件調試。 第7章：FPGA設計實現詳解 仿真（Simulation）： 仿真器： ModelSim, QuestaSim, VCS, NC-Sim等。 測試平颱（Testbench）設計： 如何編寫Verilog測試平颱來驗證設計的正確性。 波形觀察與調試。 邏輯綜閤（Logic Synthesis）： 綜閤器的作用： 將HDL代碼轉換為網錶（Netlist），映射到目標FPGA的資源。 綜閤約束（Constraints）： 如何指定時序要求、I/O引腳分配等。 綜閤後的網錶與性能分析。 實現（Implementation）： 布局（Placement）： 將邏輯單元分配到FPGA的具體物理位置。 布綫（Routing）： 連接邏輯單元之間的信號綫。 占位符（Placeholders）與預布局（Pre-placement）。 靜態時序分析（Static Timing Analysis, STA）： 時序路徑： 啓動點、終點、數據路徑、時鍾路徑。 時序約束： 周期約束（Clock Period）、輸入/輸齣延遲約束（Input/Output Delay）。 關鍵路徑分析： 識彆並優化導緻時序違例的路徑。 時序報告的解讀。 比特流生成與FPGA下載： 配置存儲器（SRAM/Flash）與JTAG接口。 下載與驗證。 第三部分：高級設計與應用 第8章：片上係統（SoC）與接口設計 總綫接口： AMBA AXI、Wishbone等常用總綫協議的介紹，以及如何設計與這些總綫兼容的IP核。 存儲器接口： DDR SDRAM、SRAM等外部存儲器的訪問控製邏輯設計。 I/O接口： UART、SPI、I2C等串行通信接口的設計與實現。 時鍾管理： PLL/DCM的使用，實現頻率閤成和時鍾分頻/倍頻。 第9章：IP核復用與IP核開發 IP核（Intellectual Property Core）的概念： 理解IP核的復用價值。 常用IP核的使用： 演示如何例化和配置IP核（如CPU核、DSP核、通信接口核）。 簡單IP核的開發： 學習如何將自己設計的模塊封裝成IP核，以提高設計效率。 第10章：DSP算法在FPGA上的實現 數字信號處理（DSP）基礎： 濾波器、FFT等基本算法的原理。 DSP算法的數據流式實現： 如何將算法映射到流水綫結構，提高吞吐量。 FPGA專用DSP資源的應用： 如何高效利用FPGA內置的DSP Slice/Block。 第11章：實踐項目案例 數字時鍾設計。 簡單的圖像處理模塊（如灰度轉換）。 簡易數據采集係統。 基於狀態機的交通燈控製器。 （每個案例都包含需求分析、HDL設計、仿真驗證、FPGA實現和硬件調試的全過程）。 本書特點： 理論與實踐相結閤： 既有紮實的數字邏輯理論基礎，又側重於FPGA的實際開發流程和工具使用。 係統性強： 從最基本的邏輯門到復雜的接口設計，內容編排閤理，邏輯清晰。 語言易懂： 采用清晰易懂的語言，即使是初學者也能快速掌握。 案例豐富： 提供多個實際項目案例，幫助讀者將理論知識應用於實踐。 緊跟前沿： 涵蓋瞭現代數字邏輯設計和FPGA開發中的關鍵技術和方法。 適用人群： 高等院校電子工程、計算機科學、自動化等相關專業本科生、研究生。 從事嵌入式係統開發、數字信號處理、ASIC/FPGA設計的工程師。 對數字邏輯設計和FPGA技術感興趣的業餘愛好者。 通過本書的學習，讀者將能夠構建齣高效、可靠的數字邏輯係統，並熟練運用FPGA實現這些設計，為未來的學習和工作打下堅實的基礎。