数字逻辑电路与系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:310

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出版时间:2008-7

价格:38.00元

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isbn号码:9787121063794

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• 专业书
• 数字逻辑
• 电路设计
• 系统设计
• 电子工程
• 计算机科学
• 硬件设计
• 数字系统
• 逻辑门
• 芯片设计
• 嵌入式系统

电子系统设计与微处理器应用 本书概述 本书旨在为电子工程、计算机科学与技术等相关专业的学生和工程师提供一个全面且深入的学习平台，聚焦于现代电子系统设计的核心原理、实现技术以及微处理器在系统集成中的关键作用。全书内容严谨、逻辑清晰，从基础的电子器件原理出发，逐步深入到复杂的系统架构设计与软件实现，力求在理论深度与工程实践之间取得完美平衡。 第一部分：模拟与数字电子基础 本部分是构建后续复杂系统设计的基础。首先，我们将系统地回顾半导体器件的物理基础，详细阐述二极管和晶体管（BJT与MOSFET）的工作特性、开关行为及其在放大电路和基本逻辑门中的应用模型。 紧接着，我们将深入探讨模拟电子电路。重点分析了单级和多级放大器的设计、频率响应分析，以及运算放大器（Op-Amp）的理想与非理想特性。读者将学习如何利用反馈理论来稳定和优化电路性能，并掌握滤波器设计（有源与无源）的关键技术，理解它们在信号调理中的不可替代性。 随后，重点转向数字电子领域。我们将系统地介绍布尔代数、逻辑函数的化简方法（如Karnaugh Map和Quine-McCluskey算法），并详细分析组合逻辑电路的构建块，如编码器、译码器、多路复用器和比较器。 在时序逻辑方面，本书对触发器（Latch和Flip-Flop）的工作机制进行了详尽的剖析，并以此为基础，系统地构建和分析寄存器、计数器（异步与同步）以及有限状态机（FSM）的设计与实现。状态图、状态表以及转移逻辑的推导过程被细致地展示，确保读者能够独立完成复杂时序系统的设计任务。 第二部分：可编程逻辑器件与硬件描述语言 随着集成电路技术的发展，可编程逻辑器件（PLD）已成为实现复杂数字系统的首选工具。本部分将全面介绍可编程逻辑器件的家族，包括PROM、PAL和GAL，并详述CPLD和FPGA的内部架构，特别是其核心的可配置逻辑块（CLB）、布线资源和I/O单元。 为了有效利用这些强大的硬件平台，本书引入了硬件描述语言（HDL）。我们将以VHDL和Verilog为例，详细讲解它们的语法结构、数据类型、行为级建模、结构级建模和寄存器传输级（RTL）建模方法。通过大量的实例，读者将学习如何将抽象的系统需求转化为高效、可综合的硬件描述代码。重点内容包括模块化设计、层次化结构的应用、时序约束的编写以及仿真调试流程的规范化。 第三部分：微处理器系统架构与接口 本部分是本书的工程核心，聚焦于现代嵌入式系统的心脏——微处理器。我们将选取一个典型的微处理器家族（如ARM Cortex-M系列或经典的RISC架构）作为范例，深入剖析其内部结构，包括流水线设计、存储器管理单元（MMU/MPU）的工作原理，以及指令集的特点和寻址模式。 存储器系统设计：对存储器的分层结构进行深入讨论，包括SRAM、DRAM的工作原理，缓存（Cache）的命中率优化策略，以及存储器访问时序的控制。 中断与异常处理：系统地讲解中断的产生、识别、向量化和上下文切换过程，这是实时系统设计中的关键技术。读者将学会如何设计高效的中断服务程序（ISR）。 总线与接口技术：详细解析片上总线（如AMBA AXI/AHB）的协议规范，这是实现片上系统（SoC）互联的基础。同时，本书会覆盖常见的外部接口标准，如UART、SPI、I2C、PCIe等，并提供在微处理器上实现这些外设驱动的实践指导。 第四部分：嵌入式系统软件与实时操作系统 现代电子系统的高度集成要求硬件设计者必须具备扎实的软件和系统级编程能力。本部分将从嵌入式软件的特点入手，探讨交叉编译环境的配置、启动代码（Startup Code）的初始化流程，以及链接脚本的编写。 驱动程序开发：详细讲解如何为新硬件编写健壮的设备驱动程序，包括寄存器映射、位操作、中断驱动的数据传输机制（如DMA）。 实时操作系统（RTOS）：系统性地介绍RTOS的核心概念，如任务管理、优先级继承、同步机制（信号量、互斥锁、消息队列）和时间管理。通过具体的例子，展示如何使用如FreeRTOS或uC/OS等RTOS来构建一个多任务、可预测的实时应用。对任务间通信（IPC）的效率和安全性进行深入分析。 第五部分：系统级验证与调试 在复杂的数字系统中，功能验证占据了设计周期的绝大部分。本部分介绍系统级验证的层次化方法，从单元级仿真到系统级集成测试。重点讨论使用HDL仿真工具进行功能覆盖率和时序验证的流程。同时，本书将提供实用的硬件调试技巧，包括使用逻辑分析仪、示波器进行信号完整性分析、时序违例排查，以及软件调试工具（如JTAG/SWD）在嵌入式系统中的应用。 本书的最终目标是培养读者将理论知识转化为可工作、可验证、高性能的电子系统的综合能力。内容覆盖面广，从晶体管级别到操作系统调度，为读者建立起一个完整、立体的电子系统设计知识图谱。

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这本书的配套资源和习题设置，是其价值的另一重要体现。我向来认为，理论知识如果不能通过实践来检验和固化，那终究是空中楼阁。这本书的每一章末尾都精心设计了一系列不同难度的练习题。从基础的真值表填充、逻辑表达式推导，到中等难度的电路功能分析，再到最后需要动手绘制完整状态图和时序图的综合性设计题，覆盖面非常广。更棒的是，书中似乎提供了一个可以下载的资源包（我是在官方网站找到的），里面包含了所有例题和习题的参考答案及详细的解题步骤，甚至还有一些仿真模型的代码片段。这使得自学过程中的卡点能够得到及时的疏通，避免了因为一个小的疑惑而耽误整个学习进度的窘境。我个人就利用这些资源，在自己的仿真软件上复现了书中的一个异步计数器设计，亲眼看到理论是如何转化为实际波形的，那种成就感是无可替代的。这种学习闭环的设计，极大地增强了学习的效率和深度。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调，配上简洁的白色字体，透着一股严谨又不失现代感的味道。我原本以为这会是一本枯燥的教科书，但翻开目录才发现，它对整个数字电路的学习脉络梳理得非常清晰。从最基础的布尔代数和逻辑门开始，娓娓道来，逐步深入到组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与分析。尤其让我惊喜的是，书中不仅有大量的理论推导，还穿插了不少实际应用案例，比如如何用这些基础知识去构建一个简单的计算器或者一个数据分配器。作者在讲解时，总能用通俗易懂的语言去解释那些看似高深的术语，这一点对于初学者来说简直是福音。我记得有一次我对着一个卡诺图的化简卡壳了很久，但在书中这个章节的图示和步骤分析后，我茅塞顿开，原来复杂的问题可以这样被简化。这本书的排版也做得很好，图文并茂，公式和电路图的清晰度都非常高，阅读起来体验很舒适，不会让人感到视觉疲劳。总的来说，这本书为我打开了通往数字系统设计世界的大门，它不仅仅是一本教材，更像是一位耐心的导师，引导我一步步探索。

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我作为一个在硬件设计领域摸爬滚打多年的工程师，坦率地说，市面上关于基础电路的书籍汗牛充栋，但真正能让人感到“有料”的却凤毛麟角。这本书的独特之处在于它对“系统设计”这一环节的强调。很多教材停留在器件层面，讲解完基本逻辑单元后就戛然而止，留给学习者自己去构建宏大系统的空白。而这本书的后半部分，显著地提升了层次，开始探讨如何将这些基础模块组织成一个功能复杂的系统，例如涉及状态机的设计、有限状态机的优化，以及如何利用可编程逻辑器件（PLD）的思想进行初步的系统级抽象。我特别欣赏作者在描述复杂设计流程时所采用的那种“自顶向下”的思维导图式的阐述方式，这极大地帮助我理清了从需求到最终实现的全过程。书中关于时序逻辑校验的部分，处理得尤为细腻，对于时钟域交叉、毛刺抑制这些实际工程中常遇到的“老大难”问题，都有独到的见解和实用的处理技巧，这些内容绝非课堂上能轻易学到的“干货”。它让我重新审视了自己过去的一些设计习惯，并开始注重系统层面的可维护性和可扩展性，这对于提升我的项目交付质量有直接的帮助。

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从语言风格和学术严谨性来看，这本书的作者显然是位功力深厚的资深学者。整本书的行文风格非常内敛、客观，几乎没有夸张的描述，所有论断都有清晰的逻辑链条支撑。它不是那种试图用花哨的语言来“包装”知识点的读物，而是脚踏实地、一步一个脚印地构建知识体系。例如，在讲解存储器的基本原理时，作者没有直接跳到我们熟悉的SRAM或DRAM的宏观结构，而是从最基本的锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop）开始，细致地剖析了数据如何在这些基本单元中被存储和翻转，这种对底层原理的执着探究，体现了极高的学术素养。阅读过程中，我感觉自己像是在跟一位经验丰富的教授进行一对一的深度交流，他耐心细致地引导我理解每一个概念背后的物理意义和数学基础。这种严谨性保证了读者学到的知识是扎实、可靠的，并且能够适应未来技术更新带来的挑战，因为底层逻辑是不变的。

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这本书对于我们专业之外的跨界学习者，同样展现出了惊人的友好度。我一个偏软件背景的同学，抱着试试看的心态借阅了这本书，原本担心他会被各种电压、电流、时序图搞晕。但令他惊讶的是，书中的前几章对基础概念的引入非常平滑，作者在引入数字信号和模拟信号的区分时，使用了非常贴近生活的比喻，比如把数字信号比作电灯的开关（开或关），而把模拟信号比作可调节亮度的旋钮。这种非技术人员也能立刻理解的类比，极大地降低了入门的心理门槛。此外，书中还穿插了一些简短的历史沿革介绍，比如从真空管到晶体管再到集成电路的发展脉络，这让学习过程不仅仅是枯燥的公式演算，还充满了对人类智慧结晶的敬畏感。这本书成功地架起了一座连接理论与实践、连接不同技术背景读者的桥梁，它的普及价值是不可低估的。

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这门课学得最棒了！！！！

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