基于Quartus II的数字系统Verilog HDL设计实例详解（第2版） pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:周润景

出品人:

页数:528

译者:

出版时间:2014-1-1

价格:88

装帧:平装

isbn号码:9787121222696

丛书系列:

图书标签:

简体中文
电子系统设计与仿真
中国
FPGA
CPLD
2014
Verilog HDL
Quartus II
数字系统设计
FPGA
实例教程
硬件描述语言
可编程逻辑器件
电子工程
数字电路
EDA工具

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具体描述

本书以语法与实例结合的方式来讲解可编程逻辑器件的设计方法，软件开发平台为Altera公司的Quartus II 9.0 FPGA/CPLD设计软件。本书由浅入深地介绍了采用Quartus II进行数字系统开发的设计流程、设计思想和设计技巧。书中的例子非常丰富，既有简单的数字逻辑电路实例，也有复杂的数字系统设计实例。

书名：《深入浅出：现代数字逻辑与FPGA实践指南》简介本书旨在为读者提供一套全面、深入且实用的现代数字系统设计与实现方法论，重点聚焦于基于现场可编程门阵列（FPGA）的系统级设计流程。本书不局限于特定EDA工具的版本迭代，而是立足于数字逻辑设计的基本原理、高级建模技术以及行业主流的设计实践，旨在培养读者构建复杂、高效数字系统的核心能力。全书内容围绕数字逻辑理论的巩固、硬件描述语言（HDL）的精深应用以及FPGA系统实现的完整周期展开。我们力求以清晰的结构、详实的案例和前沿的视角，引导读者从基础的组合逻辑和时序逻辑设计，逐步迈向高性能、低功耗的SoPC（System on Programmable Chip）构建。第一部分：数字逻辑基础与HDL精通本部分将数字电路理论与现代硬件描述语言紧密结合，奠定坚实的设计基础。第一章：数字系统设计基石本章回顾了布尔代数、逻辑门电路以及组合逻辑（如加法器、译码器、多路复用器）的设计与优化原则。重点分析了竞争与冒险现象在实际电路中的表现及其消除方法。对于时序逻辑，详细阐述了锁存器、触发器（D、JK、T型）的工作原理，并深入探讨了有限状态机（FSM）的分类（米利型与摩尔型）及其同步化设计技巧，强调状态图、状态表到电路图的规范化转换过程。第二章：Verilog HDL高级建模艺术本章超越了基本的结构级和数据流级描述，深入探讨了行为级建模的精髓。我们将详细讲解Verilog中的并发过程、信号延迟、事件控制机制。重点剖析如何利用`always @()`和`always_comb`（或等效的组合逻辑结构）实现清晰、无综合警告的代码风格。针对时序电路，深入分析了`posedge`/`negedge`的使用场景，强调建立时间和保持时间对系统同步的重要性。更重要的是，本章会引入关于Verilog语言特性（如`reg`与`wire`的语义、参数化设计`parameter`）的深度解析，确保代码的可重用性和可移植性。第三章：高级同步电路与时序分析本章聚焦于复杂时序系统的设计，包括寄存器传输级（RTL）的设计规范。我们将系统性地讲解锁相环（PLL）和延迟锁定环（DLL）在系统时钟分配中的作用，以及如何正确地建模和综合这些原语。异步复位与同步复位的比较、去抖动电路的设计、以及如何构建具备良好时序裕度的流水线结构，将作为本章的核心内容。第二部分：FPGA实现流程与综合优化本部分将理论设计转化为可在FPGA上稳定运行的硬件，关注综合、映射和布局布线过程中的关键决策点。第四章：FPGA架构解析与资源映射本章旨在揭示主流FPGA芯片内部的实际结构，包括查找表（LUT）的工作原理、触发器、块RAM（BRAM）、数字信号处理单元（DSP Slices）和高速收发器（Transceivers）的架构。读者将学习如何根据设计需求（如内存密集型、计算密集型）选择最合适的硬件资源进行映射。重点讲解了资源共享、资源冲突的识别与规避策略。第五章：综合与约束的艺术综合是设计流程中至关重要的一步。本章详细讲解了综合工具的工作原理，以及如何通过编写“可被综合的”HDL代码来指导工具生成期望的电路结构。我们将投入大量篇幅讨论设计约束（Design Constraints）的重要性，特别是时序约束（Timing Constraints）的编写，如输入延迟（Input Delay）、输出延迟（Output Delay）、例外约束（Exception Constraints）和时钟定义（Clock Definition）。错误的约束是导致时序不满足的常见原因，本章将提供大量实战经验。第六章：时序收敛与后布局分析完成布局布线（Place and Route）后，系统的实际性能才最终确定。本章深入讲解静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）的基础概念，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的计算模型。我们将分析关键路径（Critical Path）的识别方法，并教授读者如何通过调整RTL代码结构（如流水线、资源拆分）或修改约束来优化时序余量，确保设计满足最高工作频率的要求。第三部分：系统级设计与接口实践本部分将焦点从单个模块的优化转向多模块系统的集成与通信，涵盖了高性能系统必备的接口标准。第七章：内存控制器与高速数据路径设计现代数字系统离不开高效的内存访问。本章将详细介绍SDRAM（如DDR3/DDR4）的刷新、定时要求和初始化流程。我们将重点设计一个功能完备的BRAM控制器和外部DDR控制器接口（如AXI/APB桥接部分），重点剖析数据对齐、突发传输（Burst Transfer）的优化策略，以最大限度地利用内存带宽。第八章：片上总线与SoPC互联本章系统地介绍了嵌入式系统中最流行的片上总线标准，如AMBA协议家族（APB、AHB、AXI）。我们将以AXI协议为例，深入讲解读写通道的握手机制、乱序事务处理和突发传输的复杂性。读者将学习如何构建一个基于AXI互连的简单SoPC结构，连接CPU核、自定义加速器和外设模块。第九章：DMA与高效数据搬运直接内存访问（DMA）是实现高性能数据吞吐的关键。本章将讲解DMA控制器的设计原理，包括请求/应答机制、链式传输（Chained Transfer）的实现。我们将设计一个基础的DMA引擎，用于高效地将外部数据流无CPU干预地搬运至片上内存或反之，并探讨仲裁器（Arbiter）的设计以管理多个DMA请求源的访问优先级。结语本书的最终目标是使读者能够独立完成从需求分析、逻辑设计、HDL编码、约束定义到最终硬件验证和时序签核的完整数字系统开发工作。书中所提供的设计范例均注重代码的可读性、可维护性和可移植性，确保读者所学知识能够平滑过渡到未来任何EDA环境和FPGA平台上。学习本书，意味着掌握的不仅是工具的使用技巧，更是数字系统设计的核心思维模式。

作者简介

周润景教授，IEEE/EMBS会员，中国电子学会高级会员，航空协会会员，主要研究方向是高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化，具有丰富的数字电路、传感器与检测技术、模式识别、控制工程、EDA技术等课程的教学经验。

目录信息

第1章 Altera Quartus II开发流程
1.1 Quartus II软件综述
1.2 设计输入
1.3 约束输入
1.4 综合
1.5 布局布线
1.6 仿真
1.7 编程与配置
第2章 Quartus II的使用
2.1 原理图和图表模块编辑
2.2 文本编辑
2.3 混合编辑（自底向上设计）
2.4 混合编辑（自顶向下设计）
第3章第三方EDA工具的使用
3.1 第三方EDA工具简介
3.2 ModelSim仿真工具的使用
3.2.1 仿真简介
3.2.2 ModelSim简介
3.2.3 使用ModelSim进行功能仿真
3.2.4 使用ModelSim进行时序仿真
3.2.5 在Quartus II中调用ModelSim进行仿真
3.2.6 ModelSim仿真工具的高级应用
3.3 Synplify/Synplify Pro综合工具的使用
3.3.1 Synplify/Synplify Pro简介
3.3.2 Synplify Pro综合流程
3.3.3 Synplify Pro的其他综合技巧
第4章 Verilog HDL语言概述及基本要素
4.1 Verilog HDL语言简介
4.2 Verilog HDL设计流程
4.3 程序模块的说明
4.4 Verilog HDL 的层次化设计
4.5 时延
4.6 Verilog HDL 语言的描述形式
4.6.1 结构描述形式
4.6.2 行为描述形式
4.6.3 混合设计模式
4.7 Verilog HDL语言基本要素
4.7.1 标志符
4.7.2 注释
4.7.3 格式
4.7.4 系统任务和函数
4.7.5 编译指令
4.7.6 逻辑数值
4.7.7 常量
4.7.8 数据类型
4.7.9 运算符和表达式
第5章行为描述语句
5.1 触发事件控制
5.2 条件语句
5.3 循环语句
5.4 逻辑验证与Testbench编写
5.5 状态机
第6章门电路设计范例
6.1 与非门电路
6.2 或非门电路
6.3 异或门电路
6.4 三态门电路
6.5 单向总线缓冲器
6.6 双向总线缓冲器
6.7 使用always 过程语句描述的简单算术逻辑单元
第7章组合逻辑电路设计范例
7.1 编码器
7.1.1 8线—3线编码器
7.1.2 8线—3线优先编码器
7.2 译码器
7.2.1 3线—8线译码器
7.2.2 BCD—七段显示译码器
7.3 数据选择器
7.3.1 4选1数据选择器
7.3.2 8选1数据选择器
7.3.3 2选1数据选择器
7.4 数据分配器
7.5 数值比较器
7.6 加法器
7.6.1 半加器
7.6.2 全加器
7.6.3 4位全加器
7.6.4 16位加法器
7.7 减法器
7.7.1 半减器
7.7.2 全减器
7.7.3 4位全减器
7.8 七人投票表决器
7.9 乘法器
第8章触发器设计范例
8.1 R-S触发器
8.2 J-K触发器
8.3 D触发器
8.4 T触发器
第9章时序逻辑电路设计范例
9.1 同步计数器
9.1.1 同步4位二进制计数器
9.1.2 同步二十四进制计数器
9.1.3 模为60的BCD码加法计数器
9.2 异步计数器
9.3 减法计数器
9.4 可逆计数器
9.5 可变模计数器
9.5.1 无置数端的可变模计数器
9.5.2 有置数端的可变模计数器
9.6 寄存器
9.7 锁存器
9.8 移位寄存器
9.8.1 双向移位寄存器
9.8.2 串入/串出移位寄存器
9.8.3 串入/并出移位寄存器
9.8.4 并入/串出移位寄存器
9.9 顺序脉冲发生器
9.10 序列信号发生器
9.11 分频器
9.11.1 偶数分频器
9.11.2 奇数分频器
9.11.3 半整数分频器
第10章　存储器设计范例
10.1　只读存储器（ROM）
10.2 随机存储器（RAM）
10.3 堆栈
10.4 FIFO
第11章数字系统设计范例
11.1 跑马灯设计
11.2 8位数码扫描显示电路设计
11.3 4×4键盘扫描电路设计
11.4 数字频率计
11.5 乒乓游戏机
11.6 交通控制器
11.7 数字钟
11.8 自动售货机
11.9 出租车计费器
11.10 电梯控制器
第12章可参数化宏模块及IP核的使用
12.1 ROM、RAM、FIFO的使用
12.2 乘法器和锁相环的使用
12.3 正弦信号发生器
12.4 NCO IP核的使用
第13章基于FPGA的射频热疗系统
13.1 肿瘤热疗的生物学与物理学技术概论
13.2 温度场特性的仿真
13.3 射频热疗系统设计
13.4 系统硬件电路设计
13.4.1 硬件整体结构
13.4.2 高精度数字温度传感器DS18B20
13.4.3 ACEX 1K系列的FPGA器件的特点
13.4.4 ACEX 1K 器件的配置电路设计
13.4.5 电源电路
13.4.6 驱动电路设计
13.5 软件实现
13.5.1 系统软件设计电路图
13.5.2 温度测量模块
13.5.3 指定温度设置模块
13.5.4 控制算法的选择及设计
13.5.5 信号调制
13.5.6 温度显示模块
13.5.7 分频模块
13.6 温度场测量与控制的实验
13.6.1 实验材料及方法
13.6.2 实验结果
13.6.3 实验结果分析
13.7 结论
第14章基于FPGA的直流电机伺服系统
14.1 电机控制发展情况
14.2 系统控制原理
14.3 算法设计
14.4 系统硬件设计原理
14.5 系统软件设计原理
14.5.1 系统软件设计电路图
14.5.2 AD1674控制模块
14.5.3 ADC0809控制模块
14.5.4 反馈控制模块
14.5.5 前馈控制模块
14.5.6 前馈和反馈量求和模块
14.5.7 过电流控制模块
14.5.8 PWM波生成模块
14.5.9 分频模块
14.6 系统调试及结果分析
14.6.1 硬件调试
14.6.2 可靠性、维修性、安全性分析
14.6.3 软件调试
14.7 结论
附录A RC-EDA/SOPC实验平台简介
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计也值得称赞。字体大小适中，行间距也比较舒适，不会让人在长时间阅读时感到疲劳。代码部分使用了等宽字体，并且有高亮显示关键字，这大大提高了代码的可读性，对于我这种需要仔细对照代码学习的人来说，是一个非常贴心的设计。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于其内容的深度和广度。它不仅仅是停留在Verilog HDL语法的表面，而是深入到如何将这些语法应用到实际的数字系统设计中。从简单的逻辑门电路的Verilog描述，到复杂的通信协议的实现，这本书都给出了详细的指导。这对于想要提升Verilog HDL设计能力的工程师或者学生来说，无疑是一本非常好的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者在数字系统设计领域应该是有丰富的经验的。从书中透露出的对Quartus II工具的熟练运用，以及对Verilog HDL设计的深刻理解，都让我对作者的专业能力充满信心。一本由经验丰富的专家编写的书籍，往往能给读者带来更深层次的启发和指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格我非常喜欢。它不像有些技术书籍那样枯燥乏味，而是用一种相对平实易懂的语言来阐述复杂的概念。即使是对于一些初学者来说，我想也能比较容易地理解书中的内容。作者在讲解Verilog HDL的语法时，也穿插了一些实际应用中的注意事项和技巧，这对于正在学习和实践的读者来说，是非常宝贵的经验。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的插图和代码示例部分给予了高度评价。图示清晰明了，对于理解电路的结构和工作原理非常有帮助，这一点对于我这种视觉型学习者来说尤为重要。而代码示例部分，看起来也非常规范和实用，作者在编写代码时，应该考虑了很多实际设计的细节，比如模块的复用性、代码的可读性等等。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版时间点也很有意义。数字技术发展迅速，选择一本更新的、包含最新实践方法的书籍非常重要。第二版的出现，说明了作者对内容的不断更新和完善，这能保证书中知识的先进性和时效性，避免读者接触到过时的方法。

评分☆☆☆☆☆

从书的厚度来看，它提供了相当丰富的内容，这让我对它的信息量有了很高的期待。我通常会选择那些内容充实、讲解透彻的书籍来深入学习，而这本书的篇幅长度，似乎恰好满足了我的这一需求。我知道很多技术书籍会为了压缩篇幅而牺牲细节，但这本书给人的感觉是，它有足够的空间来详细地讲解每一个知识点。

评分☆☆☆☆☆

我比较关注一本技术书籍的实用性，这本书显然在这方面做得不错。它不仅仅是理论的堆砌，而是提供了大量的实际设计案例，并且这些案例都与Quartus II这个流行的FPGA开发软件相结合，这使得读者在学习理论知识的同时，也能同步进行实践操作，从而更快地掌握相关技能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，封面上的书名字体清晰，排版也很舒服，让人一眼就能感受到这是一本专业性很强的技术书籍。当拿到书的那一刻，就感受到纸张的质感很好，厚实但又不会太重，翻阅起来手感非常不错，书页的印刷清晰，没有出现模糊或者错印的情况，这对于需要仔细辨认代码和图示的学习者来说，是非常重要的。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅这本书的时候，我特别留意了章节的划分和内容的逻辑性。从目录上看，内容安排得非常循序渐进，从基础的Verilog HDL语法讲解，到具体的数字系统设计实例，整个过程都显得非常合理。我个人比较关注实际操作的部分，所以特意看了几个设计实例的介绍，发现它们覆盖了许多常见的数字系统模块，例如计数器、译码器、移位寄存器等，这些都是数字电路设计中非常基础但又至关重要的部分。

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QuartusII 9.1 sucks

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什么书哦是在水业绩吗

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