VHDL入门·解惑·经典实例·经验总结——电子设计竞赛·课程设计·毕业设计·指导丛书 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:黄任

出品人:

页数:251

译者:

出版时间:2005-1

价格:22.0

装帧:平装

isbn号码:9787810775892

丛书系列:

图书标签:

vhdl入门
计算机
电子学
四星
单片机编程
FPGA
VHDL
硬件描述语言
FPGA
数字电路
电子设计竞赛
课程设计
毕业设计
Verilog
EDA
设计入门

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具体描述

本书分4部分对VHDL进行了系统的介绍。第1部分为入门篇,介绍了VHDL的常用语法及利用VHDL实现系统层次化设计的方法;第2部分为解惑篇,详细解答了VHDL初学者常见的一些问题;第3部分为实例篇,包括多个常用单元电路的VHDL程序和包括数字频率计在内的多个经典入门题目的参考程序,并给出了2002年北京市大学生电子设计竞赛(EDA专项)的参考设计;第4部分为经验篇,对一些VHDL语句的可综合性进行探讨,并给出了6种可综合的进程语句的模板。

本书内容详实,语言通俗、易懂,附带大量经典入门练习题及其参考设计,可以帮助初学者在短时间内入门,可作为全国大学生电子设计竞赛的培训材料、电子科技活动的参考资料,也可供电子爱好者及高等院校的师生在进行数字电路设计实验时参考。

《数字系统设计与Verilog HDL实战》丛书定位与目标读者本套丛书旨在为电子工程、计算机科学与技术、自动化等相关专业的学生、初级硬件工程师以及对数字电路设计与FPGA应用感兴趣的工程师提供一套系统、深入且极具实践指导意义的学习资源。我们深知，在当今快速迭代的电子设计领域，扎实的理论基础与娴熟的硬件描述语言（HDL）编程能力是成功的基石。本套书的核心目标是填补理论教学与实际项目应用之间的鸿沟，让读者能够真正掌握从抽象需求到具体硬件实现的完整流程。本书结构与内容概览本套丛书共分为四卷，内容循序渐进，层层递进，确保读者能够构建起坚实的数字设计知识体系。第一卷：数字逻辑基础与系统建模本卷是理解后续所有硬件设计的基础。我们摒弃了传统教材中过于冗长和抽象的理论阐述，转而采用“需求驱动”的教学模式。经典逻辑门与布尔代数重构：从实际的开关理论出发，深入探讨了CMOS逻辑的工作原理，而非仅仅停留在真值表层面。详细分析了门电路的延迟、功耗与扇入/扇出特性，强调这些参数在现代系统设计中的关键作用。组合逻辑电路的优化设计：重点讲解了卡诺图、Quine-McCluskey方法等化简技术，并引入了基于先进EDA工具的自动化综合流程。针对复杂组合电路（如加法器、乘法器、优先编码器）的设计，提供了多种结构选择及其性能权衡分析。时序逻辑电路的精确控制：系统阐述了触发器（Flip-Flop）的建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）和时钟偏移（Clock Skew）对系统稳定性的影响。通过大量同步与异步复位电路的实例，教授如何构建可靠的状态机（Sequential Machines）。有限状态机（FSM）的完整设计流程：详细解析了Mealy型与Moore型状态机的区别与应用场景。着重于状态图绘制、状态编码（如独热编码、Gray编码）的选择对电路面积和速度的影响，并提供了调试和验证FSM的有效策略。第二卷：Verilog HDL高级应用与规范化编程 Verilog HDL是实现数字逻辑的通用语言。本卷致力于将读者从“会写代码”提升到“能写出高质量、可综合的代码”的层次。 Verilog语言精讲与仿真环境搭建：详细对比了`reg`与`wire`的本质区别，重点讲解了过程块（`always`, `initial`）在不同仿真和综合环境下的行为差异。我们强调了时序控制语句（如`delay`）在RTL级代码中的滥用风险，并明确指出哪些语句是可综合的，哪些仅适用于仿真测试平台（Testbench）。可综合RTL代码的编写规范：引入业界成熟的设计风格指南。例如，如何使用阻塞赋值（阻塞性赋值）与非阻塞赋值（非阻塞性赋值）来精确控制硬件行为，避免产生锁存器（Latch）或不期望的毛刺（Glitch）。模块化设计与层次化抽象：教授如何利用`generate`块实现参数化设计，例如根据用户设定的位宽自动生成加法器或内存控制器。通过实例演示顶层模块（Top Module）的实例化、端口映射与层次化仿真。系统级建模：介绍如何使用行为级（Behavioral）描述快速验证算法思想，并逐步细化到寄存器传输级（RTL）实现。对于复杂的并行处理结构，如流水线（Pipelining）和循环展开（Loop Unrolling），提供了具体的Verilog代码模板和性能分析方法。第三卷：高速系统设计与时序分析实战现代数字系统，尤其是FPGA应用，其核心挑战在于时序收敛。本卷专注于如何设计出满足高频率要求的电路。时钟域交叉（CDC）的难题与解决方案：深入探讨跨时钟域数据传输的危害（亚稳态）。系统讲解了握手协议、异步FIFO、双端口RAM以及独木桥（Single-Flop Synchronizer）等主流CDC同步机制的内部结构、同步原理和适用性分析。时序约束的艺术：详细解读静态时序分析（STA）的基本概念——建立时间裕量（Tsu-margin）和保持时间裕量（Th-margin）。重点教授如何编写精确的SDC（Synopsys Design Constraints）文件，包括定义输入/输出延迟、系统时钟、虚拟时钟以及多周期路径（Multi-cycle Path）和例外路径（False Path）。流水线设计与性能提升：通过一个具体的DSP运算模块（如FIR滤波器）为例，演示如何通过插入流水线寄存器，有效缩短关键路径延迟，从而实现更高的系统工作频率。分析流水线对吞吐量、资源消耗以及控制逻辑复杂度的影响。资源优化与映射：讲解如何通过代码结构调整（如共享资源、循环优化）来减少对特定硬件资源（如乘法器、分布式RAM）的占用，以适应资源受限的FPGA芯片。第四卷：系统级接口与验证方法学本卷将理论与实践结合，聚焦于系统集成和设计的可信赖性。标准接口协议的硬件实现：提供了UART、SPI、I2C等常用低速/中速外设的Verilog实现范例。更侧重于高速总线协议（如AXI/AHB）的理解与桥接电路的设计思想，而非仅仅照搬参考手册。基于系统的验证方法（SystemVerilog/UVM简介）：介绍现代验证流程的趋势。虽然本书主体基于Verilog，但会引导读者了解Testbench的高级形式，如何利用更强大的断言（Assertions）和覆盖率（Coverage）工具来增强测试的有效性。调试与后仿真：讲解了如何在综合后进行门级仿真（Gate-Level Simulation），特别是处理时序延迟模型（如SDF标注）对仿真结果的影响。提供使用ILA（Integrated Logic Analyzer）等片上调试工具进行硬件调试的实用技巧。项目实战案例精选：选取了如简易处理器核、SD卡控制器、高速数据采集前端等典型项目，展示从需求分析、RTL设计、约束定义到最终验证的端到端工程实践。本书特色与读者收益 1. 重在“工程实践”：每一章的知识点都紧密围绕实际项目中的难点展开，避免纯理论堆砌。 2. 强调“规范性”：严格遵循现代数字IC和FPGA设计的业界标准，培养读者严谨的设计习惯。 3. 注重“分析能力”：教授读者如何分析和权衡不同设计方案的性能、面积和功耗（PPA），培养解决实际问题的能力。通过本套丛书的学习，读者将能够自信地参与到复杂的ASIC或FPGA项目中，从容应对从课程设计到企业级研发的各类挑战。

作者简介

目录信息

入门篇
第1章 VHDL初探
1.1 VHDL简介3
1.1.1 VHDL的特点3
1.1.2 设计流程4
1.1.3 初学者如何学好VHDL6
1.2 VHDL与MAX+plus II的初体验7
1.2.1 设计输入7
1.2.2 编译10
1.2.3 仿真12
1.2.4 引脚图编辑15
1.2.5 重编译与时序仿真17
1.2.6 下载17
1.2.7 实际验证19
第2章 VHDL入门
2.1 VHDL程序结构20
2.1.1 实体22
2.1.2 结构体24
2.1.3 库与包的调用26
2.2 VHDL基本数据类型27
2.2.1 VHDL预定义数据类型27
2.2.2 IEEE预定义标准逻辑位与矢量31
2.2.3 用户自定义的数据类型32
2.3 VHDL数据对象32
2.3.1 信号33
2.3.2 变量36
2.3.3 常数37
2.4 VHDL运算符38
2.4.1 算术运算符39
2.4.2 并置运算符39
2.4.3 关系运算符40
2.4.4 逻辑运算符40
2.5 VHDL并行语句41
2.5.1 并行信号赋值语句43
2.5.2 进程语句47
2.6 VHDL顺序语句54
2.6.1 赋值语句54
2.6.2 流程控制语句56
第3章状态机在VHDL中的实现
3.1 Moore状态机的VHDL描述63
3.2 Mealy状态机的VHDL描述69
3.3 状态机的容错设计72
第4章系统层次化设计
4.1 层次化设计的概念74
4.2 在MAX+plus II中实现层次化设计75
4.2.1 元件重用75
4.2.2 多层次设计的实现79
第5章系统层次化设计进阶
5.1 元件例化81
5.2 程序包84
5.3 类属映射86
解惑篇
第6章初学者常见问题解答
6.1 关于设计方法91
6.2 关于信号与变量93
6.3 关于顺序语句的顺序性96
6.4 关于仿真与综合99
6.5 关于MAX+plus II100
实例篇
第7章常用电路的VHDL程序
7.1 分频电路105
7.1.1 偶数倍分频105
7.1.2 奇数倍分频107
7.2 七段数码管驱动电路108
7.2.1 并行连接的七段数码管驱动程序109
7.2.2 串行连接的七段数码管驱动程序113
7.3 键盘扫描电路115
7.4 键盘消抖电路121
7.5 同步整形电路122
7.6 三态缓冲器125
7.7 SRAM控制电路126
7.7.1 SRAM UT62256的读/写时序说明127
7.7.2 用CPLD/FPGA控制SRAM的读/写130
7.8 Flex10K10内部RAM的读/写132
第8章交通灯控制器
8.1 任务书136
8.2 参考设计137
8.2.1 系统框图137
8.2.2 计数器的设计138
8.2.3 控制器的设计139
8.2.4 分位译码电路的设计141
8.2.5 顶层文件元件连接图143
8.3 练习题143
8.3.1 用状态机实现交通灯控制器143
8.3.2 计时秒表143
第9章乒乓游戏机
9.1 任务书144
9.2 参考设计145
9.2.1 系统框图145
9.2.2 状态机的设计146
9.2.3 记分器的设计152
9.2.4 顶层文件元件连接图153
9.3 练习题154
9.3.1 乒乓游戏机功能扩展要求154
9.3.2 经典数学游戏——过河154
9.3.3 3层电梯控制器154
第10章数字频率计
10.1 任务书156
10.2 频率与周期的测量原理157
10.2.1 测频的原理157
10.2.2 测周期的原理158
10.3 参考设计158
10.3.1 系统框图158
10.3.2 状态机的设计160
10.3.3 计数器的设计165
10.3.4 顶层文件元件连接图168
10.4 练习题169
10.4.1 洗衣机控制器169
10.4.2数字钟170
第11章自动打铃系统
11.1 任务书171
11.2 参考设计172
11.2.1 系统框图172
11.2.2 状态机的设计173
11.2.3 计时/调时模块的设计179
11.2.4 打铃时间设定模块的设计181
11.2.5 打铃长度设定模块的设计183
11.2.6 显示控制及打铃控制模块的设计184
11.2.7 其他模块的设计188
11.2.8 顶层文件元件连接图191
11.3 练习题192
第12章 WCDMA短码生成器
12.1 任务书194
12.2 参考设计195
12.3 练习题204
第13章 Franaszek编/译码器
13.1 任务书206
13.2 参考设计207
13.2.1 总体方案设计207
13.2.2 状态机的设计209
13.2.3 LPM_ROM的配置213
13.2.4 缓存控制器的设计214
13.2.5 顶层文件波形仿真218
13.3 练习题219
经验篇
第14章 VHDL的综合
14.1 LOOP语句的综合224
14.2 进程的综合225
14.2.1 可综合的进程格式225
14.2.2 进程综合结果的讨论227
14.3 VHDL可综合编程的一般规则229附录AVHDL保留字
附录B常用语法
附录CIEEE库中ARITH程序包声明
附录DIE
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我是一名研究生，正在进行一项与嵌入式系统设计相关的研究。我的研究项目需要用到FPGA来加速某些计算过程，而VHDL是我需要重点学习的语言。虽然我之前有一些C语言的编程基础，但VHDL的语法和设计范式与C语言有很大的不同，学习起来感到有些吃力。这本书的书名中“VHDL入门·解惑”部分，引起了我的极大兴趣。我希望这本书能够提供一个清晰且易于理解的VHDL入门路径，帮助我快速掌握VHDL的基本概念和核心语法。更重要的是，我希望书中能够深入讲解VHDL的并发执行模型、进程和信号之间的交互机制，以及如何有效地利用VHDL进行算法的硬件实现。我的研究对算法的效率和资源的利用率有较高的要求，因此，我非常期待书中能够包含一些关于VHDL性能优化和资源管理的经典案例和经验总结。如果书中还能提供一些在研究生阶段的课程设计或科研项目中VHDL的应用实例，那对我来说将是极大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

我是一名有着几年工作经验的电子工程师，主要负责嵌入式系统的硬件开发。虽然我在工作中会接触到一些数字逻辑设计，但对于FPGA和VHDL的系统性学习一直有所欠缺。我经常在项目中遇到需要使用FPGA来实现一些定制化逻辑功能的情况，但由于对VHDL的不熟悉，往往需要花费大量的时间去查阅资料或者依赖其他同事。这本书的书名“VHDL入门·解惑·经典实例·经验总结”吸引了我，它承诺的内容覆盖了我急需的各个方面。我希望这本书能够帮助我快速建立起对VHDL的系统认知，特别是关于如何进行清晰的模块化设计，如何编写高效且易于调试的代码，以及在实际工程项目中如何进行VHDL的仿真和时序约束。我非常看重“经验总结”这部分，因为我希望能够学习到一些在实际工程项目中行之有效的VHDL设计技巧和最佳实践，避免走弯路。如果书中能提供一些在工业界常见的VHDL应用案例，例如通信接口、数据处理、或者电机控制等，那将更能激发我的学习兴趣，并直接应用于我当前的工作。

评分☆☆☆☆☆

对于很多学生来说，电子设计竞赛是展示自己学习成果、锻炼实践能力的重要平台。而VHDL作为FPGA开发的核心语言，其掌握程度直接关系到参赛作品的质量。这本书的书名“电子设计竞赛·指导丛书”让我觉得它非常接地气，能够切实地帮助我们这些参赛者。我非常期待书中能够提供一些关于如何在电子设计竞赛中应用VHDL的策略和技巧。例如，如何在有限的时间内快速完成一个功能完善的系统设计，如何进行高效的仿真和调试以通过评审，以及如何根据竞赛的要求进行性能优化。我希望书中能够提供一些针对竞赛常见主题的VHDL实现案例，比如信号处理、数据采集、控制逻辑等，这些案例能够让我们在准备竞赛时有所借鉴。此外，如果书中还能包含一些关于参赛项目选题、团队协作以及比赛经验分享的内容，那将是非常宝贵的。我希望这本书能够成为我们在备战电子设计竞赛过程中的“秘密武器”，帮助我们取得优异的成绩。

评分☆☆☆☆☆

我在学习VHDL的过程中，最大的困扰就是代码的可读性和可维护性。很多时候，我能够写出能够工作的代码，但却很难理解自己或者他人写出的代码，尤其是在处理一些复杂的逻辑时，代码就像一团乱麻。这本书的书名中“经验总结”和“解惑”的部分，让我看到了解决这个问题的希望。我非常想了解作者是如何组织大型VHDL项目的，如何编写出结构清晰、易于理解的代码，以及在实际项目中，如何进行有效的代码评审和版本管理。我希望书中能够分享一些关于VHDL编码规范和设计原则的宝贵经验，例如如何合理地使用信号和变量，如何有效地利用子程序和组件，以及如何进行抽象和模块化设计。如果书中能提供一些对比分析，例如展示同一功能的不同VHDL实现方式，并分析各自的优缺点，那将是非常有价值的。我希望通过学习这本书，我能够提升自己的VHDL编程能力，写出更规范、更易读、更易维护的代码，从而提高我的开发效率和项目质量。

评分☆☆☆☆☆

我一直对电子设计充满热情，尤其是在学习了数字电路和微处理器原理之后，对FPGA的强大能力充满了好奇。然而，VHDL作为FPGA编程的主流语言之一，它的学习曲线对我来说一直是一个不小的挑战。我尝试过一些在线教程和简单的示例代码，但总是感觉难以深入，很多时候对代码的理解停留在表面，无法真正领会其设计理念。这本书的书名，尤其是“解惑”和“经典实例”部分，让我看到了希望。我非常看重书中“经典实例”的部分，因为我认为学习编程语言最好的方式就是通过大量的实践和具体的案例分析。我希望这本书能够提供一些循序渐进的实例，从简单的逻辑门电路到复杂的通信协议实现，能够让我逐步掌握VHDL的运用。同时，“解惑”也意味着书中会针对学习者常遇到的难点和误区进行深入的剖析，这对我来说至关重要。很多时候，我并不是不理解语法，而是不理解为什么这样写，或者在不同的场景下应该如何选择更优的实现方式。如果这本书能够解答我心中的这些疑惑，那将是对我学习进程巨大的推动。我期待这本书能提供一种全新的视角来看待VHDL，帮助我真正理解并熟练运用它来解决实际的电子设计问题。

评分☆☆☆☆☆

我是一名计算机科学专业的学生，正在学习数字逻辑和计算机体系结构。在课程中，我们接触到了FPGA和VHDL，但我发现自己对VHDL的理解并不深入。很多时候，我能写出能仿真的代码，但无法真正理解其背后代表的硬件结构和时序关系。这本书的书名中“解惑·经典实例”让我觉得它能够帮助我填补这方面的知识空白。我希望这本书能够深入讲解VHDL语言与硬件实现之间的映射关系，例如，一个VHDL描述如何被综合成实际的逻辑门电路，以及如何理解和分析综合后的网表。我特别期待书中能够提供一些深入的经典实例，这些实例不仅仅展示代码，更重要的是能够深入剖析其背后的硬件设计思路和时序分析。例如，如何用VHDL实现一个简单的CPU流水线，或者如何用VHDL实现一个高效的内存控制器。如果书中还能提供一些关于VHDL仿真工具的使用技巧和常见问题的解决方法，那将对我学习和理解VHDL非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

我是一名电子爱好者，一直对用FPGA实现各种新奇的电子项目充满热情。虽然我并非科班出身，但凭借着自学和实践，我对数字电路和基本的编程概念有了一定的了解。然而，VHDL的学习对我来说一直是一个难以逾越的障碍，很多教程过于理论化，缺乏生动有趣的实例，导致学习过程枯燥乏味。这本书的书名，特别是“入门·解惑·经典实例”这几个关键词，让我觉得它非常有潜力成为我学习VHDL的理想读物。我非常期待书中能够提供一些非常基础的入门讲解，帮助我理解VHDL的基本语法和设计思想，并且能够通过一些趣味性强、易于理解的经典实例来巩固我的学习。我希望这些实例不仅仅是简单的代码片段，而是能够展示VHDL在实际应用中的魅力，例如驱动LED闪烁、控制数码管显示、或者实现简单的通信接口。如果书中能够提供相应的硬件平台配合，或者至少能给出具体的实现步骤和原理分析，那将对我这样的业余爱好者来说是极大的帮助。我希望这本书能够点燃我学习VHDL的热情，让我能够真正享受用FPGA创造的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对电子工程和编程都充满热情的人，平时喜欢自己动手做一些小项目。最近，我开始接触FPGA，并被它强大的可编程性深深吸引。然而，VHDL的学习对我来说是一个不小的挑战，我发现很多资料要么过于晦涩难懂，要么过于简单化，无法满足我深入学习的需求。这本书的书名——“VHDL入门·解惑·经典实例·经验总结——电子设计竞赛·课程设计·毕业设计·指导丛书”——简直是为我量身定做的！我期待这本书能够提供一个非常扎实的VHDL基础，让我能够理解其核心概念，并且通过“经典实例”来学习如何在实际项目中应用VHDL。我希望能看到一些有趣且实用的项目案例，例如制作一个简单的游戏机，或者实现一个智能家居的控制模块。我非常喜欢“经验总结”的部分，希望能从中学习到一些前人的宝贵经验，避免在自己摸索时走很多弯路。这本书的定位也非常明确，它不仅能帮助我入门，还能指导我进行课程设计和毕业设计，这对于我这样喜欢挑战和实践的学习者来说，无疑是一本极具价值的书籍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，书名本身就信息量十足，涵盖了VHDL的入门、疑难解答、实际案例以及作者的经验分享，这简直是我一直以来寻找的学习资料的完美结合体！我是一名在校的电子工程专业学生，平时接触到数字逻辑设计和FPGA的应用，虽然之前也零星看过一些VHDL的语法，但总感觉碎片化，缺乏系统性。尤其是面对一些复杂的逻辑控制和状态机的设计时，常常会遇到瓶颈，不知道如何下手，或者写出来的代码效率不高，甚至存在潜在的bug。这本书的书名立刻吸引了我，它承诺的“解惑”和“经验总结”正是我想急切获得的。我非常期待这本书能提供清晰易懂的讲解，帮助我理解VHDL的精髓，不仅仅是记住语法，更重要的是掌握设计思想和调试技巧。特别是“电子设计竞赛·课程设计·毕业设计·指导丛书”这个副标题，更是让我看到了它在实际项目中的应用价值，我希望这本书能够提供一些贴近实际项目需求的实例，让我能够快速上手，解决我在学习和实践中遇到的各种问题。我迫不及待地想要翻开它，希望它能成为我在FPGA设计道路上的得力助手，引领我突破瓶颈，掌握VHDL这门强大的语言。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将步入社会的大四学生，我正在为我的毕业设计而忙碌。我的毕业设计项目涉及到FPGA的开发，而VHDL是我需要掌握的关键技术。之前，我虽然在课程中学习过VHDL，但对于如何将其应用于实际复杂的工程项目，心中仍有许多不确定。这本书的书名，特别是“毕业设计·指导丛书”的定位，让我觉得这本书非常契合我的需求。我希望能在这本书中找到一些关于如何将VHDL应用于实际工程项目的具体指导和方法论。例如，如何进行模块化设计，如何组织大型项目的文件结构，以及如何进行高效的仿真和调试。我尤其期待书中能够提供一些针对毕业设计类项目的案例，这些案例能够展示如何运用VHDL解决实际工程中的典型问题，并能够给出相应的代码实现和设计思路。如果书中还能包含一些关于性能优化和资源管理的经验总结，那将是对我毕业设计项目性能提升的巨大帮助。我希望这本书能够成为我在毕业设计过程中不可或缺的参考资料，帮助我顺利完成项目，并为我未来的职业生涯打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

非常好的入门教材，一天就可以翻完

评分☆☆☆☆☆

非常好的入门教材，一天就可以翻完

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评分☆☆☆☆☆

很好的入门教材

评分☆☆☆☆☆

很好的入门教材